mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/bitops.h>
  37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  38 #include <linux/overflow.h>
  39 #include <linux/pgtable.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47 #include "pgalloc-track.h"
  48
  49 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  50 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  51
  52 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  53 {
  54         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  55         return 0;
  56 }
  57 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  58 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  59 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  60 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  61
  62 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  63 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  64
  65 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  66 {
  67         vmap_allow_huge = false;
  68         return 0;
  69 }
  70 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  71 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  72 static const bool vmap_allow_huge = false;
  73 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  74
  75 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  76 {
  77         unsigned long addr = (unsigned long)x;
  78
  79         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  80 }
  81 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  82
  83 struct vfree_deferred {
  84         struct llist_head list;
  85         struct work_struct wq;
  86 };
  87 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  88
  89 static void __vunmap(const void *, int);
  90
  91 static void free_work(struct work_struct *w)
  92 {
  93         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
  94         struct llist_node *t, *llnode;
  95
  96         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
  97                 __vunmap((void *)llnode, 1);
  98 }
  99
 100 /*** Page table manipulation functions ***/
 101 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 102                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 103                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 104 {
 105         pte_t *pte;
 106         u64 pfn;
 107         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 108
 109         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 110         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 111         if (!pte)
 112                 return -ENOMEM;
 113         do {
 114                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 115
 116 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 117                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 118                 if (size != PAGE_SIZE) {
 119                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 120
 121                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 122                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 123                         pfn += PFN_DOWN(size);
 124                         continue;
 125                 }
 126 #endif
 127                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 128                 pfn++;
 129         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 130         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 135                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 136                         unsigned int max_page_shift)
 137 {
 138         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 139                 return 0;
 140
 141         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 142                 return 0;
 143
 144         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 145                 return 0;
 146
 147         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 148                 return 0;
 149
 150         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 151                 return 0;
 152
 153         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 154                 return 0;
 155
 156         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 157 }
 158
 159 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 160                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 161                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 162 {
 163         pmd_t *pmd;
 164         unsigned long next;
 165
 166         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 167         if (!pmd)
 168                 return -ENOMEM;
 169         do {
 170                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 171
 172                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 173                                         max_page_shift)) {
 174                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 175                         continue;
 176                 }
 177
 178                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 179                         return -ENOMEM;
 180         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 181         return 0;
 182 }
 183
 184 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 185                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 186                         unsigned int max_page_shift)
 187 {
 188         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 189                 return 0;
 190
 191         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 192                 return 0;
 193
 194         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 195                 return 0;
 196
 197         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 198                 return 0;
 199
 200         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 201                 return 0;
 202
 203         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 204                 return 0;
 205
 206         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 207 }
 208
 209 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 210                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 211                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 212 {
 213         pud_t *pud;
 214         unsigned long next;
 215
 216         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 217         if (!pud)
 218                 return -ENOMEM;
 219         do {
 220                 next = pud_addr_end(addr, end);
 221
 222                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 223                                         max_page_shift)) {
 224                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 225                         continue;
 226                 }
 227
 228                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 229                                         max_page_shift, mask))
 230                         return -ENOMEM;
 231         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 236                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 237                         unsigned int max_page_shift)
 238 {
 239         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 240                 return 0;
 241
 242         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 243                 return 0;
 244
 245         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 246                 return 0;
 247
 248         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 249                 return 0;
 250
 251         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 252                 return 0;
 253
 254         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 255                 return 0;
 256
 257         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 258 }
 259
 260 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 261                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 262                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 263 {
 264         p4d_t *p4d;
 265         unsigned long next;
 266
 267         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 268         if (!p4d)
 269                 return -ENOMEM;
 270         do {
 271                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 272
 273                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 274                                         max_page_shift)) {
 275                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 276                         continue;
 277                 }
 278
 279                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 280                                         max_page_shift, mask))
 281                         return -ENOMEM;
 282         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 287                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 288                         unsigned int max_page_shift)
 289 {
 290         pgd_t *pgd;
 291         unsigned long start;
 292         unsigned long next;
 293         int err;
 294         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 295
 296         might_sleep();
 297         BUG_ON(addr >= end);
 298
 299         start = addr;
 300         pgd = pgd_offset_k(addr);
 301         do {
 302                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 303                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 304                                         max_page_shift, &mask);
 305                 if (err)
 306                         break;
 307         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 308
 309         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 310                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 311
 312         return err;
 313 }
 314
 315 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 316                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 317 {
 318         int err;
 319
 320         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 321                                  ioremap_max_page_shift);
 322         flush_cache_vmap(addr, end);
 323         return err;
 324 }
 325
 326 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 327                              pgtbl_mod_mask *mask)
 328 {
 329         pte_t *pte;
 330
 331         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 332         do {
 333                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 334                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 335         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 336         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 337 }
 338
 339 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 340                              pgtbl_mod_mask *mask)
 341 {
 342         pmd_t *pmd;
 343         unsigned long next;
 344         int cleared;
 345
 346         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 347         do {
 348                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 349
 350                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 351                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 352                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 353
 354                 if (cleared)
 355                         continue;
 356                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 357                         continue;
 358                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 359
 360                 cond_resched();
 361         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 362 }
 363
 364 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 365                              pgtbl_mod_mask *mask)
 366 {
 367         pud_t *pud;
 368         unsigned long next;
 369         int cleared;
 370
 371         pud = pud_offset(p4d, addr);
 372         do {
 373                 next = pud_addr_end(addr, end);
 374
 375                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 376                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 377                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 378
 379                 if (cleared)
 380                         continue;
 381                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 382                         continue;
 383                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 384         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 385 }
 386
 387 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 388                              pgtbl_mod_mask *mask)
 389 {
 390         p4d_t *p4d;
 391         unsigned long next;
 392         int cleared;
 393
 394         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 395         do {
 396                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 397
 398                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
 399                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
 400                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 401
 402                 if (cleared)
 403                         continue;
 404                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 405                         continue;
 406                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 407         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 408 }
 409
 410 /*
 411  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 412  * flush caches or TLBs.
 413  *
 414  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 415  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 416  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 417  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 418  * coalesced).
 419  *
 420  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 421  */
 422 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 423 {
 424         unsigned long next;
 425         pgd_t *pgd;
 426         unsigned long addr = start;
 427         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 428
 429         BUG_ON(addr >= end);
 430         pgd = pgd_offset_k(addr);
 431         do {
 432                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 433                 if (pgd_bad(*pgd))
 434                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 435                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 436                         continue;
 437                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 438         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 439
 440         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 441                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 442 }
 443
 444 /**
 445  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 446  * @addr: start of the VM area to unmap
 447  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 448  *
 449  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 450  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 451  * is a kernel bug.
 452  */
 453 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 454 {
 455         flush_cache_vunmap(addr, end);
 456         vunmap_range_noflush(addr, end);
 457         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 458 }
 459
 460 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 461                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 462                 pgtbl_mod_mask *mask)
 463 {
 464         pte_t *pte;
 465
 466         /*
 467          * nr is a running index into the array which helps higher level
 468          * callers keep track of where we're up to.
 469          */
 470
 471         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 472         if (!pte)
 473                 return -ENOMEM;
 474         do {
 475                 struct page *page = pages[*nr];
 476
 477                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 478                         return -EBUSY;
 479                 if (WARN_ON(!page))
 480                         return -ENOMEM;
 481                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 482                 (*nr)++;
 483         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 484         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 485         return 0;
 486 }
 487
 488 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 489                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 490                 pgtbl_mod_mask *mask)
 491 {
 492         pmd_t *pmd;
 493         unsigned long next;
 494
 495         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 496         if (!pmd)
 497                 return -ENOMEM;
 498         do {
 499                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 500                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 501                         return -ENOMEM;
 502         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 507                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 508                 pgtbl_mod_mask *mask)
 509 {
 510         pud_t *pud;
 511         unsigned long next;
 512
 513         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 514         if (!pud)
 515                 return -ENOMEM;
 516         do {
 517                 next = pud_addr_end(addr, end);
 518                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 519                         return -ENOMEM;
 520         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 525                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 526                 pgtbl_mod_mask *mask)
 527 {
 528         p4d_t *p4d;
 529         unsigned long next;
 530
 531         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 532         if (!p4d)
 533                 return -ENOMEM;
 534         do {
 535                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 536                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 537                         return -ENOMEM;
 538         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 539         return 0;
 540 }
 541
 542 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 543                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 544 {
 545         unsigned long start = addr;
 546         pgd_t *pgd;
 547         unsigned long next;
 548         int err = 0;
 549         int nr = 0;
 550         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 551
 552         BUG_ON(addr >= end);
 553         pgd = pgd_offset_k(addr);
 554         do {
 555                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 556                 if (pgd_bad(*pgd))
 557                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 558                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 559                 if (err)
 560                         return err;
 561         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 562
 563         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 564                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 565
 566         return 0;
 567 }
 568
 569 /*
 570  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 571  * flush caches.
 572  *
 573  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 574  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 575  *
 576  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 577  */
 578 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 579                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 580 {
 581         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 582
 583         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 584
 585         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 586                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 587                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 588
 589         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 590                 int err;
 591
 592                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 593                                         __pa(page_address(pages[i])), prot,
 594                                         page_shift);
 595                 if (err)
 596                         return err;
 597
 598                 addr += 1UL << page_shift;
 599         }
 600
 601         return 0;
 602 }
 603
 604 /**
 605  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 606  * @addr: start of the VM area to map
 607  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 608  * @prot: page protection flags to use
 609  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 610  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 611  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 612  *
 613  * RETURNS:
 614  * 0 on success, -errno on failure.
 615  */
 616 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 617                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 618 {
 619         int err;
 620
 621         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 622         flush_cache_vmap(addr, end);
 623         return err;
 624 }
 625
 626 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 627 {
 628         /*
 629          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 630          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 631          * just put it in the vmalloc space.
 632          */
 633 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 634         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 635         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 636                 return 1;
 637 #endif
 638         return is_vmalloc_addr(x);
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 643  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 644  * matches small vmap mappings.
 645  */
 646 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 647 {
 648         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 649         struct page *page = NULL;
 650         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 651         p4d_t *p4d;
 652         pud_t *pud;
 653         pmd_t *pmd;
 654         pte_t *ptep, pte;
 655
 656         /*
 657          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 658          * architectures that do not vmalloc module space
 659          */
 660         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 661
 662         if (pgd_none(*pgd))
 663                 return NULL;
 664         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 665                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 666         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 667                 return NULL;
 668
 669         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 670         if (p4d_none(*p4d))
 671                 return NULL;
 672         if (p4d_leaf(*p4d))
 673                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 674         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 675                 return NULL;
 676
 677         pud = pud_offset(p4d, addr);
 678         if (pud_none(*pud))
 679                 return NULL;
 680         if (pud_leaf(*pud))
 681                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 682         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 683                 return NULL;
 684
 685         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 686         if (pmd_none(*pmd))
 687                 return NULL;
 688         if (pmd_leaf(*pmd))
 689                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 690         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 691                 return NULL;
 692
 693         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 694         pte = *ptep;
 695         if (pte_present(pte))
 696                 page = pte_page(pte);
 697         pte_unmap(ptep);
 698
 699         return page;
 700 }
 701 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 702
 703 /*
 704  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 705  */
 706 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 707 {
 708         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 709 }
 710 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 711
 712
 713 /*** Global kva allocator ***/
 714
 715 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 716 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 717
 718
 719 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 720 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 721 /* Export for kexec only */
 722 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 723 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 724 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 725
 726 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 727 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 728 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 729
 730 /*
 731  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 732  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 733  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 734  * free block.
 735  */
 736 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 737
 738 /*
 739  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 740  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 741  */
 742 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 743
 744 /*
 745  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 746  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 747  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 748  * object is released.
 749  *
 750  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 751  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 752  * find a lowest match of free area.
 753  */
 754 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 755
 756 /*
 757  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 758  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 759  * to use more permissive allocation masks.
 760  */
 761 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 762
 763 static __always_inline unsigned long
 764 va_size(struct vmap_area *va)
 765 {
 766         return (va->va_end - va->va_start);
 767 }
 768
 769 static __always_inline unsigned long
 770 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 771 {
 772         struct vmap_area *va;
 773
 774         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 775         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 776 }
 777
 778 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 779         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 780
 781 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 782 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 783 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 784 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 785
 786 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 787
 788 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 789 {
 790         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 791 }
 792
 793 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 794 {
 795         struct vmap_area *va = NULL;
 796         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 797
 798         while (n) {
 799                 struct vmap_area *tmp;
 800
 801                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 802                 if (tmp->va_end > addr) {
 803                         va = tmp;
 804                         if (tmp->va_start <= addr)
 805                                 break;
 806
 807                         n = n->rb_left;
 808                 } else
 809                         n = n->rb_right;
 810         }
 811
 812         return va;
 813 }
 814
 815 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 816 {
 817         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 818
 819         while (n) {
 820                 struct vmap_area *va;
 821
 822                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 823                 if (addr < va->va_start)
 824                         n = n->rb_left;
 825                 else if (addr >= va->va_end)
 826                         n = n->rb_right;
 827                 else
 828                         return va;
 829         }
 830
 831         return NULL;
 832 }
 833
 834 /*
 835  * This function returns back addresses of parent node
 836  * and its left or right link for further processing.
 837  *
 838  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 839  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 840  * have to be declined and actually considered as a bug.
 841  */
 842 static __always_inline struct rb_node **
 843 find_va_links(struct vmap_area *va,
 844         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 845         struct rb_node **parent)
 846 {
 847         struct vmap_area *tmp_va;
 848         struct rb_node **link;
 849
 850         if (root) {
 851                 link = &root->rb_node;
 852                 if (unlikely(!*link)) {
 853                         *parent = NULL;
 854                         return link;
 855                 }
 856         } else {
 857                 link = &from;
 858         }
 859
 860         /*
 861          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 862          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 863          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 864          */
 865         do {
 866                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 867
 868                 /*
 869                  * During the traversal we also do some sanity check.
 870                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 871                  * or full overlaps.
 872                  */
 873                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
 874                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
 875                         link = &(*link)->rb_left;
 876                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
 877                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
 878                         link = &(*link)->rb_right;
 879                 else {
 880                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 881                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 882
 883                         return NULL;
 884                 }
 885         } while (*link);
 886
 887         *parent = &tmp_va->rb_node;
 888         return link;
 889 }
 890
 891 static __always_inline struct list_head *
 892 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 893 {
 894         struct list_head *list;
 895
 896         if (unlikely(!parent))
 897                 /*
 898                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 899                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 900                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 901                  * happen but we handle this case anyway.
 902                  */
 903                 return NULL;
 904
 905         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 906         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 907 }
 908
 909 static __always_inline void
 910 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 911         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
 912 {
 913         /*
 914          * VA is still not in the list, but we can
 915          * identify its future previous list_head node.
 916          */
 917         if (likely(parent)) {
 918                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 919                 if (&parent->rb_right != link)
 920                         head = head->prev;
 921         }
 922
 923         /* Insert to the rb-tree */
 924         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 925         if (root == &free_vmap_area_root) {
 926                 /*
 927                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 928                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 929                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 930                  * It is because of we populate the tree from the bottom
 931                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 932                  *
 933                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 934                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 935                  * the correct order later on.
 936                  */
 937                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 938                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 939                 va->subtree_max_size = 0;
 940         } else {
 941                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 942         }
 943
 944         /* Address-sort this list */
 945         list_add(&va->list, head);
 946 }
 947
 948 static __always_inline void
 949 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
 950 {
 951         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 952                 return;
 953
 954         if (root == &free_vmap_area_root)
 955                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 956                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 957         else
 958                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 959
 960         list_del(&va->list);
 961         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 962 }
 963
 964 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
 965 /*
 966  * Gets called when remove the node and rotate.
 967  */
 968 static __always_inline unsigned long
 969 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
 970 {
 971         return max3(va_size(va),
 972                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
 973                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
 974 }
 975
 976 static void
 977 augment_tree_propagate_check(void)
 978 {
 979         struct vmap_area *va;
 980         unsigned long computed_size;
 981
 982         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
 983                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
 984                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
 985                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
 986                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
 987         }
 988 }
 989 #endif
 990
 991 /*
 992  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
 993  * levels starting from VA point. The propagation must be done
 994  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
 995  * in case of newly inserting of VA to the tree.
 996  *
 997  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
 998  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
 999  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1000  * - After VA has been increased(merging path).
1001  *
1002  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1003  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1004  * to the root node.
1005  *
1006  *       4--8
1007  *        /\
1008  *       /  \
1009  *      /    \
1010  *    2--2  8--8
1011  *
1012  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1013  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1014  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1015  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1016  * node becomes 4--6.
1017  */
1018 static __always_inline void
1019 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1020 {
1021         /*
1022          * Populate the tree from bottom towards the root until
1023          * the calculated maximum available size of checked node
1024          * is equal to its current one.
1025          */
1026         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1027
1028 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1029         augment_tree_propagate_check();
1030 #endif
1031 }
1032
1033 static void
1034 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1035         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1036 {
1037         struct rb_node **link;
1038         struct rb_node *parent;
1039
1040         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1041         if (link)
1042                 link_va(va, root, parent, link, head);
1043 }
1044
1045 static void
1046 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1047         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1048         struct list_head *head)
1049 {
1050         struct rb_node **link;
1051         struct rb_node *parent;
1052
1053         if (from)
1054                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1055         else
1056                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1057
1058         if (link) {
1059                 link_va(va, root, parent, link, head);
1060                 augment_tree_propagate_from(va);
1061         }
1062 }
1063
1064 /*
1065  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1066  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1067  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1068  * freed.
1069  *
1070  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1071  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1072  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1073  * ongoing.
1074  */
1075 static __always_inline struct vmap_area *
1076 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1077         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1078 {
1079         struct vmap_area *sibling;
1080         struct list_head *next;
1081         struct rb_node **link;
1082         struct rb_node *parent;
1083         bool merged = false;
1084
1085         /*
1086          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1087          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1088          */
1089         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1090         if (!link)
1091                 return NULL;
1092
1093         /*
1094          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1095          */
1096         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1097         if (unlikely(next == NULL))
1098                 goto insert;
1099
1100         /*
1101          * start            end
1102          * |                |
1103          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1104          *                  |                |
1105          *                  start            end
1106          */
1107         if (next != head) {
1108                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1109                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1110                         sibling->va_start = va->va_start;
1111
1112                         /* Free vmap_area object. */
1113                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1114
1115                         /* Point to the new merged area. */
1116                         va = sibling;
1117                         merged = true;
1118                 }
1119         }
1120
1121         /*
1122          * start            end
1123          * |                |
1124          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1125          *                  |                |
1126          *                  start            end
1127          */
1128         if (next->prev != head) {
1129                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1130                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1131                         /*
1132                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1133                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1134                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1135                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1136                          * "normalized" because of rotation operations.
1137                          */
1138                         if (merged)
1139                                 unlink_va(va, root);
1140
1141                         sibling->va_end = va->va_end;
1142
1143                         /* Free vmap_area object. */
1144                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1145
1146                         /* Point to the new merged area. */
1147                         va = sibling;
1148                         merged = true;
1149                 }
1150         }
1151
1152 insert:
1153         if (!merged)
1154                 link_va(va, root, parent, link, head);
1155
1156         return va;
1157 }
1158
1159 static __always_inline struct vmap_area *
1160 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1161         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1162 {
1163         va = merge_or_add_vmap_area(va, root, head);
1164         if (va)
1165                 augment_tree_propagate_from(va);
1166
1167         return va;
1168 }
1169
1170 static __always_inline bool
1171 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1172         unsigned long align, unsigned long vstart)
1173 {
1174         unsigned long nva_start_addr;
1175
1176         if (va->va_start > vstart)
1177                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1178         else
1179                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1180
1181         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1182         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1183                         nva_start_addr < vstart)
1184                 return false;
1185
1186         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1187 }
1188
1189 /*
1190  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1191  * that will accomplish the request corresponding to passing
1192  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1193  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1194  * overhead.
1195  */
1196 static __always_inline struct vmap_area *
1197 find_vmap_lowest_match(unsigned long size, unsigned long align,
1198         unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1199 {
1200         struct vmap_area *va;
1201         struct rb_node *node;
1202         unsigned long length;
1203
1204         /* Start from the root. */
1205         node = free_vmap_area_root.rb_node;
1206
1207         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1208         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1209
1210         while (node) {
1211                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1212
1213                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1214                                 vstart < va->va_start) {
1215                         node = node->rb_left;
1216                 } else {
1217                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1218                                 return va;
1219
1220                         /*
1221                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1222                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1223                          * equal or bigger to the requested search length.
1224                          */
1225                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1226                                 node = node->rb_right;
1227                                 continue;
1228                         }
1229
1230                         /*
1231                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1232                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1233                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1234                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1235                          */
1236                         while ((node = rb_parent(node))) {
1237                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1238                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1239                                         return va;
1240
1241                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1242                                                 vstart <= va->va_start) {
1243                                         /*
1244                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1245                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1246                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1247                                          * and no suitable free block found there.
1248                                          */
1249                                         vstart = va->va_start + 1;
1250                                         node = node->rb_right;
1251                                         break;
1252                                 }
1253                         }
1254                 }
1255         }
1256
1257         return NULL;
1258 }
1259
1260 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1261 #include <linux/random.h>
1262
1263 static struct vmap_area *
1264 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
1265         unsigned long align, unsigned long vstart)
1266 {
1267         struct vmap_area *va;
1268
1269         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1270                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1271                         continue;
1272
1273                 return va;
1274         }
1275
1276         return NULL;
1277 }
1278
1279 static void
1280 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size, unsigned long align)
1281 {
1282         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1283         unsigned long vstart;
1284         unsigned int rnd;
1285
1286         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1287         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1288
1289         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart, false);
1290         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, align, vstart);
1291
1292         if (va_1 != va_2)
1293                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1294                         va_1, va_2, vstart);
1295 }
1296 #endif
1297
1298 enum fit_type {
1299         NOTHING_FIT = 0,
1300         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1301         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1302         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1303         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1304 };
1305
1306 static __always_inline enum fit_type
1307 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1308         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1309 {
1310         enum fit_type type;
1311
1312         /* Check if it is within VA. */
1313         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1314                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1315                 return NOTHING_FIT;
1316
1317         /* Now classify. */
1318         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1319                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1320                         type = FL_FIT_TYPE;
1321                 else
1322                         type = LE_FIT_TYPE;
1323         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1324                 type = RE_FIT_TYPE;
1325         } else {
1326                 type = NE_FIT_TYPE;
1327         }
1328
1329         return type;
1330 }
1331
1332 static __always_inline int
1333 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
1334         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
1335         enum fit_type type)
1336 {
1337         struct vmap_area *lva = NULL;
1338
1339         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1340                 /*
1341                  * No need to split VA, it fully fits.
1342                  *
1343                  * |               |
1344                  * V      NVA      V
1345                  * |---------------|
1346                  */
1347                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
1348                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1349         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1350                 /*
1351                  * Split left edge of fit VA.
1352                  *
1353                  * |       |
1354                  * V  NVA  V   R
1355                  * |-------|-------|
1356                  */
1357                 va->va_start += size;
1358         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1359                 /*
1360                  * Split right edge of fit VA.
1361                  *
1362                  *         |       |
1363                  *     L   V  NVA  V
1364                  * |-------|-------|
1365                  */
1366                 va->va_end = nva_start_addr;
1367         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1368                 /*
1369                  * Split no edge of fit VA.
1370                  *
1371                  *     |       |
1372                  *   L V  NVA  V R
1373                  * |---|-------|---|
1374                  */
1375                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1376                 if (unlikely(!lva)) {
1377                         /*
1378                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1379                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1380                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1381                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1382                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1383                          * are its main fitting cases.
1384                          *
1385                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1386                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1387                          * big free space that has to be split.
1388                          *
1389                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1390                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1391                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1392                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1393                          * split purpose. That is rare and most time does not
1394                          * occur.
1395                          *
1396                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1397                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1398                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1399                          * triggered to repeat one more time. See more details
1400                          * in alloc_vmap_area() function.
1401                          */
1402                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1403                         if (!lva)
1404                                 return -1;
1405                 }
1406
1407                 /*
1408                  * Build the remainder.
1409                  */
1410                 lva->va_start = va->va_start;
1411                 lva->va_end = nva_start_addr;
1412
1413                 /*
1414                  * Shrink this VA to remaining size.
1415                  */
1416                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1417         } else {
1418                 return -1;
1419         }
1420
1421         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1422                 augment_tree_propagate_from(va);
1423
1424                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1425                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1426                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1427         }
1428
1429         return 0;
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1434  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1435  */
1436 static __always_inline unsigned long
1437 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1438         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1439 {
1440         bool adjust_search_size = true;
1441         unsigned long nva_start_addr;
1442         struct vmap_area *va;
1443         enum fit_type type;
1444         int ret;
1445
1446         /*
1447          * Do not adjust when:
1448          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1449          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1450          *      aligned anyway;
1451          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1452          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1453          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1454          */
1455         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1456                 adjust_search_size = false;
1457
1458         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart, adjust_search_size);
1459         if (unlikely(!va))
1460                 return vend;
1461
1462         if (va->va_start > vstart)
1463                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1464         else
1465                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1466
1467         /* Check the "vend" restriction. */
1468         if (nva_start_addr + size > vend)
1469                 return vend;
1470
1471         /* Classify what we have found. */
1472         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1473         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1474                 return vend;
1475
1476         /* Update the free vmap_area. */
1477         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1478         if (ret)
1479                 return vend;
1480
1481 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1482         find_vmap_lowest_match_check(size, align);
1483 #endif
1484
1485         return nva_start_addr;
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1490  */
1491 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1492 {
1493         /*
1494          * Remove from the busy tree/list.
1495          */
1496         spin_lock(&vmap_area_lock);
1497         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1498         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1499
1500         /*
1501          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1502          */
1503         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1504         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1505         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1506 }
1507
1508 static inline void
1509 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1510 {
1511         struct vmap_area *va = NULL;
1512
1513         /*
1514          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1515          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1516          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1517          *
1518          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1519          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1520          * condition and high memory pressure.
1521          */
1522         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1523                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1524
1525         spin_lock(lock);
1526
1527         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1528                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1533  * vstart and vend.
1534  */
1535 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1536                                 unsigned long align,
1537                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1538                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1539 {
1540         struct vmap_area *va;
1541         unsigned long freed;
1542         unsigned long addr;
1543         int purged = 0;
1544         int ret;
1545
1546         BUG_ON(!size);
1547         BUG_ON(offset_in_page(size));
1548         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1549
1550         if (unlikely(!vmap_initialized))
1551                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1552
1553         might_sleep();
1554         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1555
1556         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1557         if (unlikely(!va))
1558                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1559
1560         /*
1561          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1562          * to avoid false negatives.
1563          */
1564         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1565
1566 retry:
1567         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1568         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1569         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1570
1571         /*
1572          * If an allocation fails, the "vend" address is
1573          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1574          */
1575         if (unlikely(addr == vend))
1576                 goto overflow;
1577
1578         va->va_start = addr;
1579         va->va_end = addr + size;
1580         va->vm = NULL;
1581
1582         spin_lock(&vmap_area_lock);
1583         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1584         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1585
1586         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1587         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1588         BUG_ON(va->va_end > vend);
1589
1590         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1591         if (ret) {
1592                 free_vmap_area(va);
1593                 return ERR_PTR(ret);
1594         }
1595
1596         return va;
1597
1598 overflow:
1599         if (!purged) {
1600                 purge_vmap_area_lazy();
1601                 purged = 1;
1602                 goto retry;
1603         }
1604
1605         freed = 0;
1606         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1607
1608         if (freed > 0) {
1609                 purged = 0;
1610                 goto retry;
1611         }
1612
1613         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1614                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1615                         size);
1616
1617         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1618         return ERR_PTR(-EBUSY);
1619 }
1620
1621 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1622 {
1623         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1624 }
1625 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1626
1627 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1628 {
1629         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1630 }
1631 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1632
1633 /*
1634  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1635  * before attempting to purge with a TLB flush.
1636  *
1637  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1638  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1639  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1640  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1641  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1642  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1643  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1644  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1645  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1646  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1647  * becomes a problem on bigger systems.
1648  */
1649 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1650 {
1651         unsigned int log;
1652
1653         log = fls(num_online_cpus());
1654
1655         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1656 }
1657
1658 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1659
1660 /*
1661  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1662  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1663  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1664  */
1665 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1666
1667 /* for per-CPU blocks */
1668 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1669
1670 #ifdef CONFIG_X86_64
1671 /*
1672  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1673  * immediately freed.
1674  */
1675 void set_iounmap_nonlazy(void)
1676 {
1677         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1678 }
1679 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1680
1681 /*
1682  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1683  */
1684 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1685 {
1686         unsigned long resched_threshold;
1687         struct list_head local_pure_list;
1688         struct vmap_area *va, *n_va;
1689
1690         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1691
1692         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1693         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1694         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_pure_list);
1695         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1696
1697         if (unlikely(list_empty(&local_pure_list)))
1698                 return false;
1699
1700         start = min(start,
1701                 list_first_entry(&local_pure_list,
1702                         struct vmap_area, list)->va_start);
1703
1704         end = max(end,
1705                 list_last_entry(&local_pure_list,
1706                         struct vmap_area, list)->va_end);
1707
1708         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1709         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1710
1711         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1712         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_pure_list, list) {
1713                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1714                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1715                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1716
1717                 /*
1718                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1719                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1720                  * anything.
1721                  */
1722                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1723                                 &free_vmap_area_list);
1724
1725                 if (!va)
1726                         continue;
1727
1728                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1729                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1730                                               va->va_start, va->va_end);
1731
1732                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1733
1734                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1735                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1736         }
1737         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1738         return true;
1739 }
1740
1741 /*
1742  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1743  */
1744 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1745 {
1746         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1747         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1748         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1749         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1750 }
1751
1752 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1753 {
1754         unsigned long nr_lazy;
1755
1756         do {
1757                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1758                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1759                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1760
1761                 /* Recheck if further work is required. */
1762                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1763         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1768  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1769  * previously.
1770  */
1771 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1772 {
1773         unsigned long nr_lazy;
1774
1775         spin_lock(&vmap_area_lock);
1776         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1777         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1778
1779         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1780                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1781
1782         /*
1783          * Merge or place it to the purge tree/list.
1784          */
1785         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1786         merge_or_add_vmap_area(va,
1787                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1788         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1789
1790         /* After this point, we may free va at any time */
1791         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1792                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Free and unmap a vmap area
1797  */
1798 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1799 {
1800         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1801         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1802         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1803                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1804
1805         free_vmap_area_noflush(va);
1806 }
1807
1808 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1809 {
1810         struct vmap_area *va;
1811
1812         spin_lock(&vmap_area_lock);
1813         va = __find_vmap_area(addr);
1814         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1815
1816         return va;
1817 }
1818
1819 /*** Per cpu kva allocator ***/
1820
1821 /*
1822  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1823  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1824  */
1825 /*
1826  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1827  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1828  * instead (we just need a rough idea)
1829  */
1830 #if BITS_PER_LONG == 32
1831 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1832 #else
1833 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1834 #endif
1835
1836 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1837 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1838 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1839 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1840 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1841 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1842 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1843                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1844                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1845                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1846
1847 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1848
1849 struct vmap_block_queue {
1850         spinlock_t lock;
1851         struct list_head free;
1852 };
1853
1854 struct vmap_block {
1855         spinlock_t lock;
1856         struct vmap_area *va;
1857         unsigned long free, dirty;
1858         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1859         struct list_head free_list;
1860         struct rcu_head rcu_head;
1861         struct list_head purge;
1862 };
1863
1864 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1865 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1866
1867 /*
1868  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1869  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1870  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1871  */
1872 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1873
1874 /*
1875  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1876  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1877  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1878  * big problem.
1879  */
1880
1881 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1882 {
1883         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1884         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1885         return addr;
1886 }
1887
1888 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1889 {
1890         unsigned long addr;
1891
1892         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1893         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1894         return (void *)addr;
1895 }
1896
1897 /**
1898  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1899  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1900  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1901  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1902  *
1903  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1904  */
1905 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1906 {
1907         struct vmap_block_queue *vbq;
1908         struct vmap_block *vb;
1909         struct vmap_area *va;
1910         unsigned long vb_idx;
1911         int node, err;
1912         void *vaddr;
1913
1914         node = numa_node_id();
1915
1916         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1917                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1918         if (unlikely(!vb))
1919                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1920
1921         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1922                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1923                                         node, gfp_mask);
1924         if (IS_ERR(va)) {
1925                 kfree(vb);
1926                 return ERR_CAST(va);
1927         }
1928
1929         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1930         spin_lock_init(&vb->lock);
1931         vb->va = va;
1932         /* At least something should be left free */
1933         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1934         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1935         vb->dirty = 0;
1936         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1937         vb->dirty_max = 0;
1938         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1939
1940         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1941         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1942         if (err) {
1943                 kfree(vb);
1944                 free_vmap_area(va);
1945                 return ERR_PTR(err);
1946         }
1947
1948         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1949         spin_lock(&vbq->lock);
1950         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1951         spin_unlock(&vbq->lock);
1952         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1953
1954         return vaddr;
1955 }
1956
1957 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1958 {
1959         struct vmap_block *tmp;
1960
1961         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
1962         BUG_ON(tmp != vb);
1963
1964         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1965         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1966 }
1967
1968 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1969 {
1970         LIST_HEAD(purge);
1971         struct vmap_block *vb;
1972         struct vmap_block *n_vb;
1973         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1974
1975         rcu_read_lock();
1976         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1977
1978                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1979                         continue;
1980
1981                 spin_lock(&vb->lock);
1982                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1983                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1984                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1985                         vb->dirty_min = 0;
1986                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1987                         spin_lock(&vbq->lock);
1988                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1989                         spin_unlock(&vbq->lock);
1990                         spin_unlock(&vb->lock);
1991                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1992                 } else
1993                         spin_unlock(&vb->lock);
1994         }
1995         rcu_read_unlock();
1996
1997         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1998                 list_del(&vb->purge);
1999                 free_vmap_block(vb);
2000         }
2001 }
2002
2003 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2004 {
2005         int cpu;
2006
2007         for_each_possible_cpu(cpu)
2008                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2009 }
2010
2011 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2012 {
2013         struct vmap_block_queue *vbq;
2014         struct vmap_block *vb;
2015         void *vaddr = NULL;
2016         unsigned int order;
2017
2018         BUG_ON(offset_in_page(size));
2019         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2020         if (WARN_ON(size == 0)) {
2021                 /*
2022                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2023                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2024                  * early.
2025                  */
2026                 return NULL;
2027         }
2028         order = get_order(size);
2029
2030         rcu_read_lock();
2031         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
2032         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2033                 unsigned long pages_off;
2034
2035                 spin_lock(&vb->lock);
2036                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2037                         spin_unlock(&vb->lock);
2038                         continue;
2039                 }
2040
2041                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2042                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2043                 vb->free -= 1UL << order;
2044                 if (vb->free == 0) {
2045                         spin_lock(&vbq->lock);
2046                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2047                         spin_unlock(&vbq->lock);
2048                 }
2049
2050                 spin_unlock(&vb->lock);
2051                 break;
2052         }
2053
2054         put_cpu_var(vmap_block_queue);
2055         rcu_read_unlock();
2056
2057         /* Allocate new block if nothing was found */
2058         if (!vaddr)
2059                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2060
2061         return vaddr;
2062 }
2063
2064 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2065 {
2066         unsigned long offset;
2067         unsigned int order;
2068         struct vmap_block *vb;
2069
2070         BUG_ON(offset_in_page(size));
2071         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2072
2073         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2074
2075         order = get_order(size);
2076         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2077         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2078
2079         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2080
2081         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2082                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2083
2084         spin_lock(&vb->lock);
2085
2086         /* Expand dirty range */
2087         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2088         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2089
2090         vb->dirty += 1UL << order;
2091         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2092                 BUG_ON(vb->free);
2093                 spin_unlock(&vb->lock);
2094                 free_vmap_block(vb);
2095         } else
2096                 spin_unlock(&vb->lock);
2097 }
2098
2099 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2100 {
2101         int cpu;
2102
2103         if (unlikely(!vmap_initialized))
2104                 return;
2105
2106         might_sleep();
2107
2108         for_each_possible_cpu(cpu) {
2109                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2110                 struct vmap_block *vb;
2111
2112                 rcu_read_lock();
2113                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2114                         spin_lock(&vb->lock);
2115                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2116                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2117                                 unsigned long s, e;
2118
2119                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2120                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2121
2122                                 start = min(s, start);
2123                                 end   = max(e, end);
2124
2125                                 flush = 1;
2126                         }
2127                         spin_unlock(&vb->lock);
2128                 }
2129                 rcu_read_unlock();
2130         }
2131
2132         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2133         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2134         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2135                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2136         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2137 }
2138
2139 /**
2140  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2141  *
2142  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2143  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2144  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2145  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2146  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2147  *
2148  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2149  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2150  * from the vmap layer.
2151  */
2152 void vm_unmap_aliases(void)
2153 {
2154         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2155         int flush = 0;
2156
2157         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2158 }
2159 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2160
2161 /**
2162  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2163  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2164  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2165  */
2166 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2167 {
2168         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2169         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
2170         struct vmap_area *va;
2171
2172         might_sleep();
2173         BUG_ON(!addr);
2174         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2175         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2176         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2177
2178         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2179
2180         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2181                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2182                 vb_free(addr, size);
2183                 return;
2184         }
2185
2186         va = find_vmap_area(addr);
2187         BUG_ON(!va);
2188         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2189                                     (va->va_end - va->va_start));
2190         free_unmap_vmap_area(va);
2191 }
2192 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2193
2194 /**
2195  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2196  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2197  * @count: number of pages
2198  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2199  *
2200  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2201  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2202  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2203  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2204  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2205  *
2206  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2207  */
2208 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2209 {
2210         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2211         unsigned long addr;
2212         void *mem;
2213
2214         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2215                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2216                 if (IS_ERR(mem))
2217                         return NULL;
2218                 addr = (unsigned long)mem;
2219         } else {
2220                 struct vmap_area *va;
2221                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2222                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2223                 if (IS_ERR(va))
2224                         return NULL;
2225
2226                 addr = va->va_start;
2227                 mem = (void *)addr;
2228         }
2229
2230         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
2231
2232         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2233                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2234                 vm_unmap_ram(mem, count);
2235                 return NULL;
2236         }
2237
2238         return mem;
2239 }
2240 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2241
2242 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2243
2244 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2245 {
2246 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2247         return vm->page_order;
2248 #else
2249         return 0;
2250 #endif
2251 }
2252
2253 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2254 {
2255 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2256         vm->page_order = order;
2257 #else
2258         BUG_ON(order != 0);
2259 #endif
2260 }
2261
2262 /**
2263  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2264  * @vm: vm_struct to add
2265  *
2266  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2267  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2268  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2269  *
2270  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2271  */
2272 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2273 {
2274         struct vm_struct *tmp, **p;
2275
2276         BUG_ON(vmap_initialized);
2277         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2278                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2279                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2280                         break;
2281                 } else
2282                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2283         }
2284         vm->next = *p;
2285         *p = vm;
2286 }
2287
2288 /**
2289  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2290  * @vm: vm_struct to register
2291  * @align: requested alignment
2292  *
2293  * This function is used to register kernel vm area before
2294  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2295  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2296  * vm->addr contains the allocated address.
2297  *
2298  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2299  */
2300 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2301 {
2302         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2303         struct vm_struct *cur, **p;
2304
2305         BUG_ON(vmap_initialized);
2306
2307         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2308                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2309                         break;
2310                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2311         }
2312
2313         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2314         vm->addr = (void *)addr;
2315         vm->next = *p;
2316         *p = vm;
2317         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2318 }
2319
2320 static void vmap_init_free_space(void)
2321 {
2322         unsigned long vmap_start = 1;
2323         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2324         struct vmap_area *busy, *free;
2325
2326         /*
2327          *     B     F     B     B     B     F
2328          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2329          *  |           The KVA space           |
2330          *  |<--------------------------------->|
2331          */
2332         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2333                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2334                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2335                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2336                                 free->va_start = vmap_start;
2337                                 free->va_end = busy->va_start;
2338
2339                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2340                                         &free_vmap_area_root,
2341                                                 &free_vmap_area_list);
2342                         }
2343                 }
2344
2345                 vmap_start = busy->va_end;
2346         }
2347
2348         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2349                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2350                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2351                         free->va_start = vmap_start;
2352                         free->va_end = vmap_end;
2353
2354                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2355                                 &free_vmap_area_root,
2356                                         &free_vmap_area_list);
2357                 }
2358         }
2359 }
2360
2361 void __init vmalloc_init(void)
2362 {
2363         struct vmap_area *va;
2364         struct vm_struct *tmp;
2365         int i;
2366
2367         /*
2368          * Create the cache for vmap_area objects.
2369          */
2370         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2371
2372         for_each_possible_cpu(i) {
2373                 struct vmap_block_queue *vbq;
2374                 struct vfree_deferred *p;
2375
2376                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2377                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2378                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2379                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2380                 init_llist_head(&p->list);
2381                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2382         }
2383
2384         /* Import existing vmlist entries. */
2385         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2386                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2387                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2388                         continue;
2389
2390                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2391                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2392                 va->vm = tmp;
2393                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2394         }
2395
2396         /*
2397          * Now we can initialize a free vmap space.
2398          */
2399         vmap_init_free_space();
2400         vmap_initialized = true;
2401 }
2402
2403 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2404         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2405 {
2406         vm->flags = flags;
2407         vm->addr = (void *)va->va_start;
2408         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2409         vm->caller = caller;
2410         va->vm = vm;
2411 }
2412
2413 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2414                               unsigned long flags, const void *caller)
2415 {
2416         spin_lock(&vmap_area_lock);
2417         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2418         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2419 }
2420
2421 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2422 {
2423         /*
2424          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2425          * we should make sure that vm has proper values.
2426          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2427          */
2428         smp_wmb();
2429         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2430 }
2431
2432 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2433                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2434                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2435                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2436 {
2437         struct vmap_area *va;
2438         struct vm_struct *area;
2439         unsigned long requested_size = size;
2440
2441         BUG_ON(in_interrupt());
2442         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2443         if (unlikely(!size))
2444                 return NULL;
2445
2446         if (flags & VM_IOREMAP)
2447                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2448                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2449
2450         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2451         if (unlikely(!area))
2452                 return NULL;
2453
2454         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2455                 size += PAGE_SIZE;
2456
2457         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2458         if (IS_ERR(va)) {
2459                 kfree(area);
2460                 return NULL;
2461         }
2462
2463         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2464
2465         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2466
2467         return area;
2468 }
2469
2470 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2471                                        unsigned long start, unsigned long end,
2472                                        const void *caller)
2473 {
2474         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2475                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2476 }
2477
2478 /**
2479  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2480  * @size:        size of the area
2481  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2482  *
2483  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2484  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2485  * on success or %NULL on failure.
2486  *
2487  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2488  */
2489 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2490 {
2491         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2492                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2493                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2494                                   __builtin_return_address(0));
2495 }
2496
2497 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2498                                 const void *caller)
2499 {
2500         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2501                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2502                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2503 }
2504
2505 /**
2506  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2507  * @addr:         base address
2508  *
2509  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2510  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2511  * pointer valid.
2512  *
2513  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2514  */
2515 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2516 {
2517         struct vmap_area *va;
2518
2519         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2520         if (!va)
2521                 return NULL;
2522
2523         return va->vm;
2524 }
2525
2526 /**
2527  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2528  * @addr:           base address
2529  *
2530  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2531  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2532  * on SMP machines, except for its size or flags.
2533  *
2534  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2535  */
2536 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2537 {
2538         struct vmap_area *va;
2539
2540         might_sleep();
2541
2542         spin_lock(&vmap_area_lock);
2543         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2544         if (va && va->vm) {
2545                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2546
2547                 va->vm = NULL;
2548                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2549
2550                 kasan_free_module_shadow(vm);
2551                 free_unmap_vmap_area(va);
2552
2553                 return vm;
2554         }
2555
2556         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2557         return NULL;
2558 }
2559
2560 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2561                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2562 {
2563         int i;
2564
2565         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2566         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2567                 if (page_address(area->pages[i]))
2568                         set_direct_map(area->pages[i]);
2569 }
2570
2571 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2572 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2573 {
2574         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2575         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2576         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2577         int flush_dmap = 0;
2578         int i;
2579
2580         remove_vm_area(area->addr);
2581
2582         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2583         if (!flush_reset)
2584                 return;
2585
2586         /*
2587          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2588          * return.
2589          */
2590         if (!deallocate_pages) {
2591                 vm_unmap_aliases();
2592                 return;
2593         }
2594
2595         /*
2596          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2597          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2598          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2599          */
2600         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2601                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2602                 if (addr) {
2603                         unsigned long page_size;
2604
2605                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2606                         start = min(addr, start);
2607                         end = max(addr + page_size, end);
2608                         flush_dmap = 1;
2609                 }
2610         }
2611
2612         /*
2613          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2614          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2615          * reset the direct map permissions to the default.
2616          */
2617         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2618         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2619         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2620 }
2621
2622 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2623 {
2624         struct vm_struct *area;
2625
2626         if (!addr)
2627                 return;
2628
2629         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2630                         addr))
2631                 return;
2632
2633         area = find_vm_area(addr);
2634         if (unlikely(!area)) {
2635                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2636                                 addr);
2637                 return;
2638         }
2639
2640         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2641         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2642
2643         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2644
2645         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2646
2647         if (deallocate_pages) {
2648                 unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2649                 int i, step = 1U << page_order;
2650
2651                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i += step) {
2652                         struct page *page = area->pages[i];
2653
2654                         BUG_ON(!page);
2655                         mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -step);
2656                         __free_pages(page, page_order);
2657                         cond_resched();
2658                 }
2659                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2660
2661                 kvfree(area->pages);
2662         }
2663
2664         kfree(area);
2665 }
2666
2667 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2668 {
2669         /*
2670          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2671          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2672          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2673          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2674          */
2675         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2676
2677         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2678                 schedule_work(&p->wq);
2679 }
2680
2681 /**
2682  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2683  * @addr:         memory base address
2684  *
2685  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2686  * except NMIs.
2687  */
2688 void vfree_atomic(const void *addr)
2689 {
2690         BUG_ON(in_nmi());
2691
2692         kmemleak_free(addr);
2693
2694         if (!addr)
2695                 return;
2696         __vfree_deferred(addr);
2697 }
2698
2699 static void __vfree(const void *addr)
2700 {
2701         if (unlikely(in_interrupt()))
2702                 __vfree_deferred(addr);
2703         else
2704                 __vunmap(addr, 1);
2705 }
2706
2707 /**
2708  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2709  * @addr:  Memory base address
2710  *
2711  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2712  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2713  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2714  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2715  *
2716  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2717  *
2718  * Context:
2719  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2720  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2721  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2722  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2723  */
2724 void vfree(const void *addr)
2725 {
2726         BUG_ON(in_nmi());
2727
2728         kmemleak_free(addr);
2729
2730         might_sleep_if(!in_interrupt());
2731
2732         if (!addr)
2733                 return;
2734
2735         __vfree(addr);
2736 }
2737 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2738
2739 /**
2740  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2741  * @addr:   memory base address
2742  *
2743  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2744  * which was created from the page array passed to vmap().
2745  *
2746  * Must not be called in interrupt context.
2747  */
2748 void vunmap(const void *addr)
2749 {
2750         BUG_ON(in_interrupt());
2751         might_sleep();
2752         if (addr)
2753                 __vunmap(addr, 0);
2754 }
2755 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2756
2757 /**
2758  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2759  * @pages: array of page pointers
2760  * @count: number of pages to map
2761  * @flags: vm_area->flags
2762  * @prot: page protection for the mapping
2763  *
2764  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2765  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2766  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2767  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2768  * vfree() is called on the return value.
2769  *
2770  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2771  */
2772 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2773            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2774 {
2775         struct vm_struct *area;
2776         unsigned long addr;
2777         unsigned long size;             /* In bytes */
2778
2779         might_sleep();
2780
2781         /*
2782          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2783          * guard compromises someone else's mappings too.
2784          */
2785         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2786                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2787
2788         if (count > totalram_pages())
2789                 return NULL;
2790
2791         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2792         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2793         if (!area)
2794                 return NULL;
2795
2796         addr = (unsigned long)area->addr;
2797         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2798                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2799                 vunmap(area->addr);
2800                 return NULL;
2801         }
2802
2803         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2804                 area->pages = pages;
2805                 area->nr_pages = count;
2806         }
2807         return area->addr;
2808 }
2809 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2810
2811 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2812 struct vmap_pfn_data {
2813         unsigned long   *pfns;
2814         pgprot_t        prot;
2815         unsigned int    idx;
2816 };
2817
2818 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2819 {
2820         struct vmap_pfn_data *data = private;
2821
2822         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2823                 return -EINVAL;
2824         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2825         return 0;
2826 }
2827
2828 /**
2829  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2830  * @pfns: array of PFNs
2831  * @count: number of pages to map
2832  * @prot: page protection for the mapping
2833  *
2834  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2835  * the start address of the mapping.
2836  */
2837 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2838 {
2839         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2840         struct vm_struct *area;
2841
2842         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2843                         __builtin_return_address(0));
2844         if (!area)
2845                 return NULL;
2846         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2847                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2848                 free_vm_area(area);
2849                 return NULL;
2850         }
2851         return area->addr;
2852 }
2853 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2854 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2855
2856 static inline unsigned int
2857 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2858                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2859 {
2860         unsigned int nr_allocated = 0;
2861         struct page *page;
2862         int i;
2863
2864         /*
2865          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2866          * the page array is partly or not at all populated due
2867          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2868          * more permissive.
2869          */
2870         if (!order) {
2871                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2872
2873                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2874                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2875
2876                         /*
2877                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2878                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2879                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2880                          * so the range is [1:100].
2881                          */
2882                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2883
2884                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2885                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2886                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2887                          * but mempolcy want to alloc memory by interleaving.
2888                          */
2889                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2890                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2891                                                         nr_pages_request,
2892                                                         pages + nr_allocated);
2893
2894                         else
2895                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2896                                                         nr_pages_request,
2897                                                         pages + nr_allocated);
2898
2899                         nr_allocated += nr;
2900                         cond_resched();
2901
2902                         /*
2903                          * If zero or pages were obtained partly,
2904                          * fallback to a single page allocator.
2905                          */
2906                         if (nr != nr_pages_request)
2907                                 break;
2908                 }
2909         } else
2910                 /*
2911                  * Compound pages required for remap_vmalloc_page if
2912                  * high-order pages.
2913                  */
2914                 gfp |= __GFP_COMP;
2915
2916         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2917
2918         while (nr_allocated < nr_pages) {
2919                 if (fatal_signal_pending(current))
2920                         break;
2921
2922                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2923                         page = alloc_pages(gfp, order);
2924                 else
2925                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2926                 if (unlikely(!page))
2927                         break;
2928
2929                 /*
2930                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2931                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2932                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2933                  */
2934                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
2935                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
2936
2937                 cond_resched();
2938                 nr_allocated += 1U << order;
2939         }
2940
2941         return nr_allocated;
2942 }
2943
2944 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2945                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
2946                                  int node)
2947 {
2948         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2949         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
2950         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2951         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
2952         unsigned long array_size;
2953         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
2954         unsigned int page_order;
2955         unsigned int flags;
2956         int ret;
2957
2958         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
2959         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
2960         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2961                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2962
2963         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2964         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2965                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2966                                         area->caller);
2967         } else {
2968                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2969         }
2970
2971         if (!area->pages) {
2972                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2973                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
2974                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
2975                 free_vm_area(area);
2976                 return NULL;
2977         }
2978
2979         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
2980         page_order = vm_area_page_order(area);
2981
2982         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
2983                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
2984
2985         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2986         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
2987                 int i, step = 1U << page_order;
2988
2989                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i += step)
2990                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC,
2991                                              step);
2992         }
2993
2994         /*
2995          * If not enough pages were obtained to accomplish an
2996          * allocation request, free them via __vfree() if any.
2997          */
2998         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
2999                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3000                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3001                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3002                 goto fail;
3003         }
3004
3005         /*
3006          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3007          * by the scope API
3008          */
3009         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3010                 flags = memalloc_nofs_save();
3011         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3012                 flags = memalloc_noio_save();
3013
3014         do {
3015                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3016                         page_shift);
3017                 if (nofail && (ret < 0))
3018                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3019         } while (nofail && (ret < 0));
3020
3021         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3022                 memalloc_nofs_restore(flags);
3023         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3024                 memalloc_noio_restore(flags);
3025
3026         if (ret < 0) {
3027                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3028                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3029                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3030                 goto fail;
3031         }
3032
3033         return area->addr;
3034
3035 fail:
3036         __vfree(area->addr);
3037         return NULL;
3038 }
3039
3040 /**
3041  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3042  * @size:                 allocation size
3043  * @align:                desired alignment
3044  * @start:                vm area range start
3045  * @end:                  vm area range end
3046  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3047  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3048  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3049  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3050  * @caller:               caller's return address
3051  *
3052  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3053  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3054  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3055  * supported.
3056  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3057  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3058  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3059  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3060  *
3061  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3062  *
3063  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3064  * protection of @prot.
3065  *
3066  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3067  */
3068 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3069                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3070                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3071                         const void *caller)
3072 {
3073         struct vm_struct *area;
3074         void *addr;
3075         unsigned long real_size = size;
3076         unsigned long real_align = align;
3077         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3078
3079         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3080                 return NULL;
3081
3082         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3083                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3084                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3085                         real_size);
3086                 return NULL;
3087         }
3088
3089         if (vmap_allow_huge && !(vm_flags & VM_NO_HUGE_VMAP)) {
3090                 unsigned long size_per_node;
3091
3092                 /*
3093                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3094                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3095                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3096                  * supporting them.
3097                  */
3098
3099                 size_per_node = size;
3100                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3101                         size_per_node /= num_online_nodes();
3102                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3103                         shift = PMD_SHIFT;
3104                 else
3105                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3106
3107                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3108                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3109         }
3110
3111 again:
3112         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3113                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3114                                   gfp_mask, caller);
3115         if (!area) {
3116                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3117                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3118                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3119                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3120                 if (nofail) {
3121                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3122                         goto again;
3123                 }
3124                 goto fail;
3125         }
3126
3127         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3128         if (!addr)
3129                 goto fail;
3130
3131         /*
3132          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3133          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3134          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3135          */
3136         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3137
3138         size = PAGE_ALIGN(size);
3139         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3140                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3141
3142         return addr;
3143
3144 fail:
3145         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3146                 shift = PAGE_SHIFT;
3147                 align = real_align;
3148                 size = real_size;
3149                 goto again;
3150         }
3151
3152         return NULL;
3153 }
3154
3155 /**
3156  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3157  * @size:           allocation size
3158  * @align:          desired alignment
3159  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3160  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3161  * @caller:         caller's return address
3162  *
3163  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3164  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3165  *
3166  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3167  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3168  *
3169  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3170  * with mm people.
3171  *
3172  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3173  */
3174 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3175                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3176 {
3177         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3178                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3179 }
3180 /*
3181  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3182  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3183  * than that.
3184  */
3185 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3186 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3187 #endif
3188
3189 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3190 {
3191         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3192                                 __builtin_return_address(0));
3193 }
3194 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3195
3196 /**
3197  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3198  * @size:    allocation size
3199  *
3200  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3201  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3202  *
3203  * For tight control over page level allocator and protection flags
3204  * use __vmalloc() instead.
3205  *
3206  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3207  */
3208 void *vmalloc(unsigned long size)
3209 {
3210         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3211                                 __builtin_return_address(0));
3212 }
3213 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3214
3215 /**
3216  * vmalloc_no_huge - allocate virtually contiguous memory using small pages
3217  * @size:    allocation size
3218  *
3219  * Allocate enough non-huge pages to cover @size from the page level
3220  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3221  *
3222  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3223  */
3224 void *vmalloc_no_huge(unsigned long size)
3225 {
3226         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3227                                     GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL, VM_NO_HUGE_VMAP,
3228                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3229 }
3230 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_no_huge);
3231
3232 /**
3233  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3234  * @size:    allocation size
3235  *
3236  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3237  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3238  * The memory allocated is set to zero.
3239  *
3240  * For tight control over page level allocator and protection flags
3241  * use __vmalloc() instead.
3242  *
3243  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3244  */
3245 void *vzalloc(unsigned long size)
3246 {
3247         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3248                                 __builtin_return_address(0));
3249 }
3250 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3251
3252 /**
3253  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3254  * @size: allocation size
3255  *
3256  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3257  * without leaking data.
3258  *
3259  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3260  */
3261 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3262 {
3263         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3264                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3265                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3266                                     __builtin_return_address(0));
3267 }
3268 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3269
3270 /**
3271  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3272  * @size:         allocation size
3273  * @node:         numa node
3274  *
3275  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3276  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3277  *
3278  * For tight control over page level allocator and protection flags
3279  * use __vmalloc() instead.
3280  *
3281  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3282  */
3283 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3284 {
3285         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3286                         __builtin_return_address(0));
3287 }
3288 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3289
3290 /**
3291  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3292  * @size:       allocation size
3293  * @node:       numa node
3294  *
3295  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3296  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3297  * The memory allocated is set to zero.
3298  *
3299  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3300  */
3301 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3302 {
3303         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3304                                 __builtin_return_address(0));
3305 }
3306 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3307
3308 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3309 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3310 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3311 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3312 #else
3313 /*
3314  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3315  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3316  */
3317 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3318 #endif
3319
3320 /**
3321  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3322  * @size:       allocation size
3323  *
3324  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3325  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3326  *
3327  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3328  */
3329 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3330 {
3331         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3332                         __builtin_return_address(0));
3333 }
3334 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3335
3336 /**
3337  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3338  * @size:            allocation size
3339  *
3340  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3341  * mapped to userspace without leaking data.
3342  *
3343  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3344  */
3345 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3346 {
3347         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3348                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3349                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3350                                     __builtin_return_address(0));
3351 }
3352 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3353
3354 /*
3355  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3356  * If the page is not present, fill zero.
3357  */
3358
3359 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3360 {
3361         struct page *p;
3362         int copied = 0;
3363
3364         while (count) {
3365                 unsigned long offset, length;
3366
3367                 offset = offset_in_page(addr);
3368                 length = PAGE_SIZE - offset;
3369                 if (length > count)
3370                         length = count;
3371                 p = vmalloc_to_page(addr);
3372                 /*
3373                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3374                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3375                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3376                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3377                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3378                  */
3379                 if (p) {
3380                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3381                         void *map = kmap_atomic(p);
3382                         memcpy(buf, map + offset, length);
3383                         kunmap_atomic(map);
3384                 } else
3385                         memset(buf, 0, length);
3386
3387                 addr += length;
3388                 buf += length;
3389                 copied += length;
3390                 count -= length;
3391         }
3392         return copied;
3393 }
3394
3395 /**
3396  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3397  * @buf:     buffer for reading data
3398  * @addr:    vm address.
3399  * @count:   number of bytes to be read.
3400  *
3401  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3402  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3403  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3404  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3405  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3406  *
3407  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3408  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3409  *
3410  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3411  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3412  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3413  * any information, as /proc/kcore.
3414  *
3415  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3416  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3417  * include any intersection with valid vmalloc area
3418  */
3419 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3420 {
3421         struct vmap_area *va;
3422         struct vm_struct *vm;
3423         char *vaddr, *buf_start = buf;
3424         unsigned long buflen = count;
3425         unsigned long n;
3426
3427         /* Don't allow overflow */
3428         if ((unsigned long) addr + count < count)
3429                 count = -(unsigned long) addr;
3430
3431         spin_lock(&vmap_area_lock);
3432         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3433         if (!va)
3434                 goto finished;
3435
3436         /* no intersects with alive vmap_area */
3437         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3438                 goto finished;
3439
3440         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3441                 if (!count)
3442                         break;
3443
3444                 if (!va->vm)
3445                         continue;
3446
3447                 vm = va->vm;
3448                 vaddr = (char *) vm->addr;
3449                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3450                         continue;
3451                 while (addr < vaddr) {
3452                         if (count == 0)
3453                                 goto finished;
3454                         *buf = '\0';
3455                         buf++;
3456                         addr++;
3457                         count--;
3458                 }
3459                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3460                 if (n > count)
3461                         n = count;
3462                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3463                         aligned_vread(buf, addr, n);
3464                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3465                         memset(buf, 0, n);
3466                 buf += n;
3467                 addr += n;
3468                 count -= n;
3469         }
3470 finished:
3471         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3472
3473         if (buf == buf_start)
3474                 return 0;
3475         /* zero-fill memory holes */
3476         if (buf != buf_start + buflen)
3477                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3478
3479         return buflen;
3480 }
3481
3482 /**
3483  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3484  * @vma:                vma to cover
3485  * @uaddr:              target user address to start at
3486  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3487  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3488  * @size:               size of map area
3489  *
3490  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3491  *
3492  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3493  * and that it is big enough to cover the range starting at
3494  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3495  * met.
3496  *
3497  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3498  */
3499 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3500                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3501                                 unsigned long size)
3502 {
3503         struct vm_struct *area;
3504         unsigned long off;
3505         unsigned long end_index;
3506
3507         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3508                 return -EINVAL;
3509
3510         size = PAGE_ALIGN(size);
3511
3512         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3513                 return -EINVAL;
3514
3515         area = find_vm_area(kaddr);
3516         if (!area)
3517                 return -EINVAL;
3518
3519         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3520                 return -EINVAL;
3521
3522         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3523             end_index > get_vm_area_size(area))
3524                 return -EINVAL;
3525         kaddr += off;
3526
3527         do {
3528                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3529                 int ret;
3530
3531                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3532                 if (ret)
3533                         return ret;
3534
3535                 uaddr += PAGE_SIZE;
3536                 kaddr += PAGE_SIZE;
3537                 size -= PAGE_SIZE;
3538         } while (size > 0);
3539
3540         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3541
3542         return 0;
3543 }
3544
3545 /**
3546  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3547  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3548  * @addr:               vmalloc memory
3549  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3550  *
3551  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3552  *
3553  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3554  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3555  * that criteria isn't met.
3556  *
3557  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3558  */
3559 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3560                                                 unsigned long pgoff)
3561 {
3562         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3563                                            addr, pgoff,
3564                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3565 }
3566 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3567
3568 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3569 {
3570         struct vm_struct *ret;
3571         ret = remove_vm_area(area->addr);
3572         BUG_ON(ret != area);
3573         kfree(area);
3574 }
3575 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3576
3577 #ifdef CONFIG_SMP
3578 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3579 {
3580         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3581 }
3582
3583 /**
3584  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3585  * @addr: target address
3586  *
3587  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3588  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3589  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3590  *   if there are no any areas before @addr.
3591  */
3592 static struct vmap_area *
3593 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3594 {
3595         struct vmap_area *va, *tmp;
3596         struct rb_node *n;
3597
3598         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3599         va = NULL;
3600
3601         while (n) {
3602                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3603                 if (tmp->va_start <= addr) {
3604                         va = tmp;
3605                         if (tmp->va_end >= addr)
3606                                 break;
3607
3608                         n = n->rb_right;
3609                 } else {
3610                         n = n->rb_left;
3611                 }
3612         }
3613
3614         return va;
3615 }
3616
3617 /**
3618  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3619  * of free block below VMALLOC_END
3620  * @va:
3621  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3622  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3623  * @align: alignment for required highest address
3624  *
3625  * Returns: determined end address within vmap_area
3626  */
3627 static unsigned long
3628 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3629 {
3630         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3631         unsigned long addr;
3632
3633         if (likely(*va)) {
3634                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3635                                 &free_vmap_area_list, list) {
3636                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3637                         if ((*va)->va_start < addr)
3638                                 return addr;
3639                 }
3640         }
3641
3642         return 0;
3643 }
3644
3645 /**
3646  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3647  * @offsets: array containing offset of each area
3648  * @sizes: array containing size of each area
3649  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3650  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3651  *
3652  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3653  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3654  *
3655  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3656  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3657  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3658  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3659  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3660  * areas are allocated from top.
3661  *
3662  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3663  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3664  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3665  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3666  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3667  * and the result is returned.
3668  */
3669 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3670                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3671                                      size_t align)
3672 {
3673         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3674         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3675         struct vmap_area **vas, *va;
3676         struct vm_struct **vms;
3677         int area, area2, last_area, term_area;
3678         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3679         bool purged = false;
3680         enum fit_type type;
3681
3682         /* verify parameters and allocate data structures */
3683         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3684         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3685                 start = offsets[area];
3686                 end = start + sizes[area];
3687
3688                 /* is everything aligned properly? */
3689                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3690                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3691
3692                 /* detect the area with the highest address */
3693                 if (start > offsets[last_area])
3694                         last_area = area;
3695
3696                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3697                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3698                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3699
3700                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3701                 }
3702         }
3703         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3704
3705         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3706                 WARN_ON(true);
3707                 return NULL;
3708         }
3709
3710         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3711         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3712         if (!vas || !vms)
3713                 goto err_free2;
3714
3715         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3716                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3717                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3718                 if (!vas[area] || !vms[area])
3719                         goto err_free;
3720         }
3721 retry:
3722         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3723
3724         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3725         area = term_area = last_area;
3726         start = offsets[area];
3727         end = start + sizes[area];
3728
3729         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3730         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3731
3732         while (true) {
3733                 /*
3734                  * base might have underflowed, add last_end before
3735                  * comparing.
3736                  */
3737                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3738                         goto overflow;
3739
3740                 /*
3741                  * Fitting base has not been found.
3742                  */
3743                 if (va == NULL)
3744                         goto overflow;
3745
3746                 /*
3747                  * If required width exceeds current VA block, move
3748                  * base downwards and then recheck.
3749                  */
3750                 if (base + end > va->va_end) {
3751                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3752                         term_area = area;
3753                         continue;
3754                 }
3755
3756                 /*
3757                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3758                  */
3759                 if (base + start < va->va_start) {
3760                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3761                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3762                         term_area = area;
3763                         continue;
3764                 }
3765
3766                 /*
3767                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3768                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3769                  */
3770                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3771                 if (area == term_area)
3772                         break;
3773
3774                 start = offsets[area];
3775                 end = start + sizes[area];
3776                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3777         }
3778
3779         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3780         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3781                 int ret;
3782
3783                 start = base + offsets[area];
3784                 size = sizes[area];
3785
3786                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3787                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3788                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3789                         goto recovery;
3790
3791                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3792                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3793                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3794                         goto recovery;
3795
3796                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3797                 if (unlikely(ret))
3798                         goto recovery;
3799
3800                 /* Allocated area. */
3801                 va = vas[area];
3802                 va->va_start = start;
3803                 va->va_end = start + size;
3804         }
3805
3806         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3807
3808         /* populate the kasan shadow space */
3809         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3810                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3811                         goto err_free_shadow;
3812
3813                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3814                                        sizes[area]);
3815         }
3816
3817         /* insert all vm's */
3818         spin_lock(&vmap_area_lock);
3819         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3820                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3821
3822                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3823                                  pcpu_get_vm_areas);
3824         }
3825         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3826
3827         kfree(vas);
3828         return vms;
3829
3830 recovery:
3831         /*
3832          * Remove previously allocated areas. There is no
3833          * need in removing these areas from the busy tree,
3834          * because they are inserted only on the final step
3835          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3836          */
3837         while (area--) {
3838                 orig_start = vas[area]->va_start;
3839                 orig_end = vas[area]->va_end;
3840                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3841                                 &free_vmap_area_list);
3842                 if (va)
3843                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3844                                 va->va_start, va->va_end);
3845                 vas[area] = NULL;
3846         }
3847
3848 overflow:
3849         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3850         if (!purged) {
3851                 purge_vmap_area_lazy();
3852                 purged = true;
3853
3854                 /* Before "retry", check if we recover. */
3855                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3856                         if (vas[area])
3857                                 continue;
3858
3859                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3860                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3861                         if (!vas[area])
3862                                 goto err_free;
3863                 }
3864
3865                 goto retry;
3866         }
3867
3868 err_free:
3869         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3870                 if (vas[area])
3871                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3872
3873                 kfree(vms[area]);
3874         }
3875 err_free2:
3876         kfree(vas);
3877         kfree(vms);
3878         return NULL;
3879
3880 err_free_shadow:
3881         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3882         /*
3883          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3884          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3885          * being able to tolerate this case.
3886          */
3887         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3888                 orig_start = vas[area]->va_start;
3889                 orig_end = vas[area]->va_end;
3890                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3891                                 &free_vmap_area_list);
3892                 if (va)
3893                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3894                                 va->va_start, va->va_end);
3895                 vas[area] = NULL;
3896                 kfree(vms[area]);
3897         }
3898         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3899         kfree(vas);
3900         kfree(vms);
3901         return NULL;
3902 }
3903
3904 /**
3905  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3906  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3907  * @nr_vms: the number of allocated areas
3908  *
3909  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3910  */
3911 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3912 {
3913         int i;
3914
3915         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3916                 free_vm_area(vms[i]);
3917         kfree(vms);
3918 }
3919 #endif  /* CONFIG_SMP */
3920
3921 #ifdef CONFIG_PRINTK
3922 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
3923 {
3924         struct vm_struct *vm;
3925         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
3926
3927         vm = find_vm_area(objp);
3928         if (!vm)
3929                 return false;
3930         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
3931                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
3932         return true;
3933 }
3934 #endif
3935
3936 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3937 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3938         __acquires(&vmap_purge_lock)
3939         __acquires(&vmap_area_lock)
3940 {
3941         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3942         spin_lock(&vmap_area_lock);
3943
3944         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3945 }
3946
3947 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3948 {
3949         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3950 }
3951
3952 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3953         __releases(&vmap_area_lock)
3954         __releases(&vmap_purge_lock)
3955 {
3956         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3957         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3958 }
3959
3960 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3961 {
3962         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3963                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3964                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
3965
3966                 if (!counters)
3967                         return;
3968
3969                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3970                         return;
3971                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3972                 smp_rmb();
3973
3974                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3975
3976                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
3977                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
3978                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3979                         if (counters[nr])
3980                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3981         }
3982 }
3983
3984 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3985 {
3986         struct vmap_area *va;
3987
3988         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
3989         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
3990                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3991                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3992                         va->va_end - va->va_start);
3993         }
3994         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
3995 }
3996
3997 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3998 {
3999         struct vmap_area *va;
4000         struct vm_struct *v;
4001
4002         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4003
4004         /*
4005          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
4006          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
4007          */
4008         if (!va->vm) {
4009                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4010                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4011                         va->va_end - va->va_start);
4012
4013                 goto final;
4014         }
4015
4016         v = va->vm;
4017
4018         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4019                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4020
4021         if (v->caller)
4022                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4023
4024         if (v->nr_pages)
4025                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4026
4027         if (v->phys_addr)
4028                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4029
4030         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4031                 seq_puts(m, " ioremap");
4032
4033         if (v->flags & VM_ALLOC)
4034                 seq_puts(m, " vmalloc");
4035
4036         if (v->flags & VM_MAP)
4037                 seq_puts(m, " vmap");
4038
4039         if (v->flags & VM_USERMAP)
4040                 seq_puts(m, " user");
4041
4042         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4043                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4044
4045         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4046                 seq_puts(m, " vpages");
4047
4048         show_numa_info(m, v);
4049         seq_putc(m, '\n');
4050
4051         /*
4052          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4053          */
4054 final:
4055         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4056                 show_purge_info(m);
4057
4058         return 0;
4059 }
4060
4061 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4062         .start = s_start,
4063         .next = s_next,
4064         .stop = s_stop,
4065         .show = s_show,
4066 };
4067
4068 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4069 {
4070         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4071                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4072                                 &vmalloc_op,
4073                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4074         else
4075                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4076         return 0;
4077 }
4078 module_init(proc_vmalloc_init);
4079
4080 #endif