mm/vmalloc: track which page-table levels were modified
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.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/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37 #include <linux/overflow.h>
38
39 #include <linux/uaccess.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/shmparam.h>
42
43 #include "internal.h"
44
45 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
46 {
47         unsigned long addr = (unsigned long)x;
48
49         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
52
53 struct vfree_deferred {
54         struct llist_head list;
55         struct work_struct wq;
56 };
57 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
58
59 static void __vunmap(const void *, int);
60
61 static void free_work(struct work_struct *w)
62 {
63         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
64         struct llist_node *t, *llnode;
65
66         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
67                 __vunmap((void *)llnode, 1);
68 }
69
70 /*** Page table manipulation functions ***/
71
72 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
73                              pgtbl_mod_mask *mask)
74 {
75         pte_t *pte;
76
77         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
78         do {
79                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
80                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
81         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
82         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
83 }
84
85 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
86                              pgtbl_mod_mask *mask)
87 {
88         pmd_t *pmd;
89         unsigned long next;
90         int cleared;
91
92         pmd = pmd_offset(pud, addr);
93         do {
94                 next = pmd_addr_end(addr, end);
95
96                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
97                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
98                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
99
100                 if (cleared)
101                         continue;
102                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
103                         continue;
104                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
105         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
106 }
107
108 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
109                              pgtbl_mod_mask *mask)
110 {
111         pud_t *pud;
112         unsigned long next;
113         int cleared;
114
115         pud = pud_offset(p4d, addr);
116         do {
117                 next = pud_addr_end(addr, end);
118
119                 cleared = pud_clear_huge(pud);
120                 if (cleared || pud_bad(*pud))
121                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
122
123                 if (cleared)
124                         continue;
125                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
126                         continue;
127                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
128         } while (pud++, addr = next, addr != end);
129 }
130
131 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
132                              pgtbl_mod_mask *mask)
133 {
134         p4d_t *p4d;
135         unsigned long next;
136         int cleared;
137
138         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
139         do {
140                 next = p4d_addr_end(addr, end);
141
142                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
143                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
144                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
145
146                 if (cleared)
147                         continue;
148                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
149                         continue;
150                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
151         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
152 }
153
154 /**
155  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
156  * @start: start of the VM area to unmap
157  * @size: size of the VM area to unmap
158  *
159  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify
160  * should have been allocated using get_vm_area() and its friends.
161  *
162  * NOTE:
163  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible
164  * for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas before calling this
165  * function and flush_tlb_kernel_range() after.
166  */
167 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long start, unsigned long size)
168 {
169         unsigned long end = start + size;
170         unsigned long next;
171         pgd_t *pgd;
172         unsigned long addr = start;
173         pgtbl_mod_mask mask = 0;
174
175         BUG_ON(addr >= end);
176         start = addr;
177         pgd = pgd_offset_k(addr);
178         do {
179                 next = pgd_addr_end(addr, end);
180                 if (pgd_bad(*pgd))
181                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
182                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
183                         continue;
184                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
185         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
186
187         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
188                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
189 }
190
191 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
192                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
193                 pgtbl_mod_mask *mask)
194 {
195         pte_t *pte;
196
197         /*
198          * nr is a running index into the array which helps higher level
199          * callers keep track of where we're up to.
200          */
201
202         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
203         if (!pte)
204                 return -ENOMEM;
205         do {
206                 struct page *page = pages[*nr];
207
208                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
209                         return -EBUSY;
210                 if (WARN_ON(!page))
211                         return -ENOMEM;
212                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
213                 (*nr)++;
214         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
215         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
216         return 0;
217 }
218
219 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
220                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
221                 pgtbl_mod_mask *mask)
222 {
223         pmd_t *pmd;
224         unsigned long next;
225
226         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
227         if (!pmd)
228                 return -ENOMEM;
229         do {
230                 next = pmd_addr_end(addr, end);
231                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
232                         return -ENOMEM;
233         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
234         return 0;
235 }
236
237 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
238                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
239                 pgtbl_mod_mask *mask)
240 {
241         pud_t *pud;
242         unsigned long next;
243
244         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
245         if (!pud)
246                 return -ENOMEM;
247         do {
248                 next = pud_addr_end(addr, end);
249                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
250                         return -ENOMEM;
251         } while (pud++, addr = next, addr != end);
252         return 0;
253 }
254
255 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
256                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
257                 pgtbl_mod_mask *mask)
258 {
259         p4d_t *p4d;
260         unsigned long next;
261
262         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
263         if (!p4d)
264                 return -ENOMEM;
265         do {
266                 next = p4d_addr_end(addr, end);
267                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
268                         return -ENOMEM;
269         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
270         return 0;
271 }
272
273 /**
274  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
275  * @addr: start of the VM area to map
276  * @size: size of the VM area to map
277  * @prot: page protection flags to use
278  * @pages: pages to map
279  *
280  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify should
281  * have been allocated using get_vm_area() and its friends.
282  *
283  * NOTE:
284  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible for
285  * calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas before calling this
286  * function.
287  *
288  * RETURNS:
289  * 0 on success, -errno on failure.
290  */
291 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
292                              pgprot_t prot, struct page **pages)
293 {
294         unsigned long start = addr;
295         unsigned long end = addr + size;
296         unsigned long next;
297         pgd_t *pgd;
298         int err = 0;
299         int nr = 0;
300         pgtbl_mod_mask mask = 0;
301
302         BUG_ON(addr >= end);
303         pgd = pgd_offset_k(addr);
304         do {
305                 next = pgd_addr_end(addr, end);
306                 if (pgd_bad(*pgd))
307                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
308                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
309                 if (err)
310                         return err;
311         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
312
313         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
314                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
315
316         return 0;
317 }
318
319 int map_kernel_range(unsigned long start, unsigned long size, pgprot_t prot,
320                 struct page **pages)
321 {
322         int ret;
323
324         ret = map_kernel_range_noflush(start, size, prot, pages);
325         flush_cache_vmap(start, start + size);
326         return ret;
327 }
328
329 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
330 {
331         /*
332          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
333          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
334          * just put it in the vmalloc space.
335          */
336 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
337         unsigned long addr = (unsigned long)x;
338         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
339                 return 1;
340 #endif
341         return is_vmalloc_addr(x);
342 }
343
344 /*
345  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
346  */
347 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
348 {
349         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
350         struct page *page = NULL;
351         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
352         p4d_t *p4d;
353         pud_t *pud;
354         pmd_t *pmd;
355         pte_t *ptep, pte;
356
357         /*
358          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
359          * architectures that do not vmalloc module space
360          */
361         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
362
363         if (pgd_none(*pgd))
364                 return NULL;
365         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
366         if (p4d_none(*p4d))
367                 return NULL;
368         pud = pud_offset(p4d, addr);
369
370         /*
371          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
372          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
373          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
374          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
375          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
376          * no correct value to return for them.
377          */
378         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
379         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
380                 return NULL;
381         pmd = pmd_offset(pud, addr);
382         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
383         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
384                 return NULL;
385
386         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
387         pte = *ptep;
388         if (pte_present(pte))
389                 page = pte_page(pte);
390         pte_unmap(ptep);
391         return page;
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
394
395 /*
396  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
397  */
398 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
399 {
400         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
401 }
402 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
403
404
405 /*** Global kva allocator ***/
406
407 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
408 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
409
410
411 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
412 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
413 /* Export for kexec only */
414 LIST_HEAD(vmap_area_list);
415 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
416 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
417 static bool vmap_initialized __read_mostly;
418
419 /*
420  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
421  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
422  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
423  * free block.
424  */
425 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
426
427 /*
428  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
429  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
430  */
431 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
432
433 /*
434  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
435  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
436  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
437  * object is released.
438  *
439  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
440  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
441  * find a lowest match of free area.
442  */
443 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
444
445 /*
446  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
447  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
448  * to use more permissive allocation masks.
449  */
450 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
451
452 static __always_inline unsigned long
453 va_size(struct vmap_area *va)
454 {
455         return (va->va_end - va->va_start);
456 }
457
458 static __always_inline unsigned long
459 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
460 {
461         struct vmap_area *va;
462
463         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
464         return va ? va->subtree_max_size : 0;
465 }
466
467 /*
468  * Gets called when remove the node and rotate.
469  */
470 static __always_inline unsigned long
471 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
472 {
473         return max3(va_size(va),
474                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
475                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
476 }
477
478 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
479         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
480
481 static void purge_vmap_area_lazy(void);
482 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
483 static unsigned long lazy_max_pages(void);
484
485 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
486
487 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
488 {
489         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
490 }
491
492 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
493 {
494         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
495
496         while (n) {
497                 struct vmap_area *va;
498
499                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
500                 if (addr < va->va_start)
501                         n = n->rb_left;
502                 else if (addr >= va->va_end)
503                         n = n->rb_right;
504                 else
505                         return va;
506         }
507
508         return NULL;
509 }
510
511 /*
512  * This function returns back addresses of parent node
513  * and its left or right link for further processing.
514  */
515 static __always_inline struct rb_node **
516 find_va_links(struct vmap_area *va,
517         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
518         struct rb_node **parent)
519 {
520         struct vmap_area *tmp_va;
521         struct rb_node **link;
522
523         if (root) {
524                 link = &root->rb_node;
525                 if (unlikely(!*link)) {
526                         *parent = NULL;
527                         return link;
528                 }
529         } else {
530                 link = &from;
531         }
532
533         /*
534          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
535          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
536          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
537          */
538         do {
539                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
540
541                 /*
542                  * During the traversal we also do some sanity check.
543                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
544                  * or full overlaps.
545                  */
546                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
547                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
548                         link = &(*link)->rb_left;
549                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
550                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
551                         link = &(*link)->rb_right;
552                 else
553                         BUG();
554         } while (*link);
555
556         *parent = &tmp_va->rb_node;
557         return link;
558 }
559
560 static __always_inline struct list_head *
561 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
562 {
563         struct list_head *list;
564
565         if (unlikely(!parent))
566                 /*
567                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
568                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
569                  * there is no free vmap space. Normally it does not
570                  * happen but we handle this case anyway.
571                  */
572                 return NULL;
573
574         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
575         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
576 }
577
578 static __always_inline void
579 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
580         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
581 {
582         /*
583          * VA is still not in the list, but we can
584          * identify its future previous list_head node.
585          */
586         if (likely(parent)) {
587                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
588                 if (&parent->rb_right != link)
589                         head = head->prev;
590         }
591
592         /* Insert to the rb-tree */
593         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
594         if (root == &free_vmap_area_root) {
595                 /*
596                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
597                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
598                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
599                  * It is because of we populate the tree from the bottom
600                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
601                  *
602                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
603                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
604                  * the correct order later on.
605                  */
606                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
607                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
608                 va->subtree_max_size = 0;
609         } else {
610                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
611         }
612
613         /* Address-sort this list */
614         list_add(&va->list, head);
615 }
616
617 static __always_inline void
618 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
619 {
620         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
621                 return;
622
623         if (root == &free_vmap_area_root)
624                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
625                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
626         else
627                 rb_erase(&va->rb_node, root);
628
629         list_del(&va->list);
630         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
631 }
632
633 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
634 static void
635 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
636 {
637         struct vmap_area *va;
638         struct rb_node *node;
639         unsigned long size;
640         bool found = false;
641
642         if (n == NULL)
643                 return;
644
645         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
646         size = va->subtree_max_size;
647         node = n;
648
649         while (node) {
650                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
651
652                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
653                         node = node->rb_left;
654                 } else {
655                         if (va_size(va) == size) {
656                                 found = true;
657                                 break;
658                         }
659
660                         node = node->rb_right;
661                 }
662         }
663
664         if (!found) {
665                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
666                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
667                         va_size(va), va->subtree_max_size);
668         }
669
670         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
671         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
672 }
673 #endif
674
675 /*
676  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
677  * levels starting from VA point. The propagation must be done
678  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
679  * in case of newly inserting of VA to the tree.
680  *
681  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
682  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
683  * - After VA has been shrunk(allocation path);
684  * - After VA has been increased(merging path).
685  *
686  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
687  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
688  * to the root node.
689  *
690  *       4--8
691  *        /\
692  *       /  \
693  *      /    \
694  *    2--2  8--8
695  *
696  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
697  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
698  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
699  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
700  * node becomes 4--6.
701  */
702 static __always_inline void
703 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
704 {
705         struct rb_node *node = &va->rb_node;
706         unsigned long new_va_sub_max_size;
707
708         while (node) {
709                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
710                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
711
712                 /*
713                  * If the newly calculated maximum available size of the
714                  * subtree is equal to the current one, then it means that
715                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
716                  * this point to save cycles.
717                  */
718                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
719                         break;
720
721                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
722                 node = rb_parent(&va->rb_node);
723         }
724
725 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
726         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
727 #endif
728 }
729
730 static void
731 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
732         struct rb_root *root, struct list_head *head)
733 {
734         struct rb_node **link;
735         struct rb_node *parent;
736
737         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
738         link_va(va, root, parent, link, head);
739 }
740
741 static void
742 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
743         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
744         struct list_head *head)
745 {
746         struct rb_node **link;
747         struct rb_node *parent;
748
749         if (from)
750                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
751         else
752                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
753
754         link_va(va, root, parent, link, head);
755         augment_tree_propagate_from(va);
756 }
757
758 /*
759  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
760  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
761  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
762  * freed.
763  */
764 static __always_inline struct vmap_area *
765 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
766         struct rb_root *root, struct list_head *head)
767 {
768         struct vmap_area *sibling;
769         struct list_head *next;
770         struct rb_node **link;
771         struct rb_node *parent;
772         bool merged = false;
773
774         /*
775          * Find a place in the tree where VA potentially will be
776          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
777          */
778         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
779
780         /*
781          * Get next node of VA to check if merging can be done.
782          */
783         next = get_va_next_sibling(parent, link);
784         if (unlikely(next == NULL))
785                 goto insert;
786
787         /*
788          * start            end
789          * |                |
790          * |<------VA------>|<-----Next----->|
791          *                  |                |
792          *                  start            end
793          */
794         if (next != head) {
795                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
796                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
797                         sibling->va_start = va->va_start;
798
799                         /* Check and update the tree if needed. */
800                         augment_tree_propagate_from(sibling);
801
802                         /* Free vmap_area object. */
803                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
804
805                         /* Point to the new merged area. */
806                         va = sibling;
807                         merged = true;
808                 }
809         }
810
811         /*
812          * start            end
813          * |                |
814          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
815          *                  |                |
816          *                  start            end
817          */
818         if (next->prev != head) {
819                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
820                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
821                         sibling->va_end = va->va_end;
822
823                         /* Check and update the tree if needed. */
824                         augment_tree_propagate_from(sibling);
825
826                         if (merged)
827                                 unlink_va(va, root);
828
829                         /* Free vmap_area object. */
830                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
831
832                         /* Point to the new merged area. */
833                         va = sibling;
834                         merged = true;
835                 }
836         }
837
838 insert:
839         if (!merged) {
840                 link_va(va, root, parent, link, head);
841                 augment_tree_propagate_from(va);
842         }
843
844         return va;
845 }
846
847 static __always_inline bool
848 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
849         unsigned long align, unsigned long vstart)
850 {
851         unsigned long nva_start_addr;
852
853         if (va->va_start > vstart)
854                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
855         else
856                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
857
858         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
859         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
860                         nva_start_addr < vstart)
861                 return false;
862
863         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
864 }
865
866 /*
867  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
868  * that will accomplish the request corresponding to passing
869  * parameters.
870  */
871 static __always_inline struct vmap_area *
872 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
873         unsigned long align, unsigned long vstart)
874 {
875         struct vmap_area *va;
876         struct rb_node *node;
877         unsigned long length;
878
879         /* Start from the root. */
880         node = free_vmap_area_root.rb_node;
881
882         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
883         length = size + align - 1;
884
885         while (node) {
886                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
887
888                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
889                                 vstart < va->va_start) {
890                         node = node->rb_left;
891                 } else {
892                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
893                                 return va;
894
895                         /*
896                          * Does not make sense to go deeper towards the right
897                          * sub-tree if it does not have a free block that is
898                          * equal or bigger to the requested search length.
899                          */
900                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
901                                 node = node->rb_right;
902                                 continue;
903                         }
904
905                         /*
906                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
907                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
908                          * only once due to "vstart" restriction.
909                          */
910                         while ((node = rb_parent(node))) {
911                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
912                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
913                                         return va;
914
915                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
916                                                 vstart <= va->va_start) {
917                                         node = node->rb_right;
918                                         break;
919                                 }
920                         }
921                 }
922         }
923
924         return NULL;
925 }
926
927 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
928 #include <linux/random.h>
929
930 static struct vmap_area *
931 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
932         unsigned long align, unsigned long vstart)
933 {
934         struct vmap_area *va;
935
936         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
937                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
938                         continue;
939
940                 return va;
941         }
942
943         return NULL;
944 }
945
946 static void
947 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
948 {
949         struct vmap_area *va_1, *va_2;
950         unsigned long vstart;
951         unsigned int rnd;
952
953         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
954         vstart = VMALLOC_START + rnd;
955
956         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
957         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
958
959         if (va_1 != va_2)
960                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
961                         va_1, va_2, vstart);
962 }
963 #endif
964
965 enum fit_type {
966         NOTHING_FIT = 0,
967         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
968         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
969         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
970         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
971 };
972
973 static __always_inline enum fit_type
974 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
975         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
976 {
977         enum fit_type type;
978
979         /* Check if it is within VA. */
980         if (nva_start_addr < va->va_start ||
981                         nva_start_addr + size > va->va_end)
982                 return NOTHING_FIT;
983
984         /* Now classify. */
985         if (va->va_start == nva_start_addr) {
986                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
987                         type = FL_FIT_TYPE;
988                 else
989                         type = LE_FIT_TYPE;
990         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
991                 type = RE_FIT_TYPE;
992         } else {
993                 type = NE_FIT_TYPE;
994         }
995
996         return type;
997 }
998
999 static __always_inline int
1000 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
1001         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
1002         enum fit_type type)
1003 {
1004         struct vmap_area *lva = NULL;
1005
1006         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1007                 /*
1008                  * No need to split VA, it fully fits.
1009                  *
1010                  * |               |
1011                  * V      NVA      V
1012                  * |---------------|
1013                  */
1014                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
1015                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1016         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1017                 /*
1018                  * Split left edge of fit VA.
1019                  *
1020                  * |       |
1021                  * V  NVA  V   R
1022                  * |-------|-------|
1023                  */
1024                 va->va_start += size;
1025         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1026                 /*
1027                  * Split right edge of fit VA.
1028                  *
1029                  *         |       |
1030                  *     L   V  NVA  V
1031                  * |-------|-------|
1032                  */
1033                 va->va_end = nva_start_addr;
1034         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1035                 /*
1036                  * Split no edge of fit VA.
1037                  *
1038                  *     |       |
1039                  *   L V  NVA  V R
1040                  * |---|-------|---|
1041                  */
1042                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1043                 if (unlikely(!lva)) {
1044                         /*
1045                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1046                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1047                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1048                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1049                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1050                          * are its main fitting cases.
1051                          *
1052                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1053                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1054                          * big free space that has to be split.
1055                          *
1056                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1057                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1058                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1059                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1060                          * split purpose. That is rare and most time does not
1061                          * occur.
1062                          *
1063                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1064                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1065                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1066                          * triggered to repeat one more time. See more details
1067                          * in alloc_vmap_area() function.
1068                          */
1069                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1070                         if (!lva)
1071                                 return -1;
1072                 }
1073
1074                 /*
1075                  * Build the remainder.
1076                  */
1077                 lva->va_start = va->va_start;
1078                 lva->va_end = nva_start_addr;
1079
1080                 /*
1081                  * Shrink this VA to remaining size.
1082                  */
1083                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1084         } else {
1085                 return -1;
1086         }
1087
1088         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1089                 augment_tree_propagate_from(va);
1090
1091                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1092                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1093                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1094         }
1095
1096         return 0;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1101  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1102  */
1103 static __always_inline unsigned long
1104 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1105         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1106 {
1107         unsigned long nva_start_addr;
1108         struct vmap_area *va;
1109         enum fit_type type;
1110         int ret;
1111
1112         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1113         if (unlikely(!va))
1114                 return vend;
1115
1116         if (va->va_start > vstart)
1117                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1118         else
1119                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1120
1121         /* Check the "vend" restriction. */
1122         if (nva_start_addr + size > vend)
1123                 return vend;
1124
1125         /* Classify what we have found. */
1126         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1127         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1128                 return vend;
1129
1130         /* Update the free vmap_area. */
1131         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1132         if (ret)
1133                 return vend;
1134
1135 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1136         find_vmap_lowest_match_check(size);
1137 #endif
1138
1139         return nva_start_addr;
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1144  */
1145 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1146 {
1147         /*
1148          * Remove from the busy tree/list.
1149          */
1150         spin_lock(&vmap_area_lock);
1151         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1152         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1153
1154         /*
1155          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1156          */
1157         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1158         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1159         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1164  * vstart and vend.
1165  */
1166 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1167                                 unsigned long align,
1168                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1169                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1170 {
1171         struct vmap_area *va, *pva;
1172         unsigned long addr;
1173         int purged = 0;
1174         int ret;
1175
1176         BUG_ON(!size);
1177         BUG_ON(offset_in_page(size));
1178         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1179
1180         if (unlikely(!vmap_initialized))
1181                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1182
1183         might_sleep();
1184         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1185
1186         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1187         if (unlikely(!va))
1188                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1189
1190         /*
1191          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1192          * to avoid false negatives.
1193          */
1194         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1195
1196 retry:
1197         /*
1198          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1199          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1200          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1201          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1202          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1203          * race until the below spinlock is taken.
1204          *
1205          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1206          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1207          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1208          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1209          *
1210          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1211          */
1212         pva = NULL;
1213
1214         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1215                 /*
1216                  * Even if it fails we do not really care about that.
1217                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1218                  * will refill the cache we allocate from.
1219                  */
1220                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1221
1222         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1223
1224         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1225                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1226
1227         /*
1228          * If an allocation fails, the "vend" address is
1229          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1230          */
1231         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1232         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1233
1234         if (unlikely(addr == vend))
1235                 goto overflow;
1236
1237         va->va_start = addr;
1238         va->va_end = addr + size;
1239         va->vm = NULL;
1240
1241
1242         spin_lock(&vmap_area_lock);
1243         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1244         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1245
1246         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1247         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1248         BUG_ON(va->va_end > vend);
1249
1250         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1251         if (ret) {
1252                 free_vmap_area(va);
1253                 return ERR_PTR(ret);
1254         }
1255
1256         return va;
1257
1258 overflow:
1259         if (!purged) {
1260                 purge_vmap_area_lazy();
1261                 purged = 1;
1262                 goto retry;
1263         }
1264
1265         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1266                 unsigned long freed = 0;
1267                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1268                 if (freed > 0) {
1269                         purged = 0;
1270                         goto retry;
1271                 }
1272         }
1273
1274         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1275                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1276                         size);
1277
1278         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1279         return ERR_PTR(-EBUSY);
1280 }
1281
1282 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1283 {
1284         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1285 }
1286 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1287
1288 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1289 {
1290         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1293
1294 /*
1295  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1296  * before attempting to purge with a TLB flush.
1297  *
1298  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1299  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1300  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1301  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1302  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1303  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1304  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1305  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1306  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1307  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1308  * becomes a problem on bigger systems.
1309  */
1310 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1311 {
1312         unsigned int log;
1313
1314         log = fls(num_online_cpus());
1315
1316         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1317 }
1318
1319 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1320
1321 /*
1322  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1323  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1324  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1325  */
1326 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1327
1328 /* for per-CPU blocks */
1329 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1330
1331 /*
1332  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1333  * immediately freed.
1334  */
1335 void set_iounmap_nonlazy(void)
1336 {
1337         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1342  */
1343 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1344 {
1345         unsigned long resched_threshold;
1346         struct llist_node *valist;
1347         struct vmap_area *va;
1348         struct vmap_area *n_va;
1349
1350         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1351
1352         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1353         if (unlikely(valist == NULL))
1354                 return false;
1355
1356         /*
1357          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1358          * before they are freed.
1359          */
1360         vmalloc_sync_unmappings();
1361
1362         /*
1363          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1364          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1365          */
1366         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1367                 if (va->va_start < start)
1368                         start = va->va_start;
1369                 if (va->va_end > end)
1370                         end = va->va_end;
1371         }
1372
1373         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1374         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1375
1376         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1377         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1378                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1379                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1380                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1381
1382                 /*
1383                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1384                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1385                  * anything.
1386                  */
1387                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1388                                             &free_vmap_area_list);
1389
1390                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1391                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1392                                               va->va_start, va->va_end);
1393
1394                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1395
1396                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1397                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1398         }
1399         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1400         return true;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1405  * is already purging.
1406  */
1407 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1408 {
1409         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1410                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1411                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1412         }
1413 }
1414
1415 /*
1416  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1417  */
1418 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1419 {
1420         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1421         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1422         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1423         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1428  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1429  * previously.
1430  */
1431 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1432 {
1433         unsigned long nr_lazy;
1434
1435         spin_lock(&vmap_area_lock);
1436         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1437         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1438
1439         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1440                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1441
1442         /* After this point, we may free va at any time */
1443         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1444
1445         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1446                 try_purge_vmap_area_lazy();
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Free and unmap a vmap area
1451  */
1452 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1453 {
1454         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1455         unmap_kernel_range_noflush(va->va_start, va->va_end - va->va_start);
1456         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1457                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1458
1459         free_vmap_area_noflush(va);
1460 }
1461
1462 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1463 {
1464         struct vmap_area *va;
1465
1466         spin_lock(&vmap_area_lock);
1467         va = __find_vmap_area(addr);
1468         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1469
1470         return va;
1471 }
1472
1473 /*** Per cpu kva allocator ***/
1474
1475 /*
1476  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1477  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1478  */
1479 /*
1480  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1481  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1482  * instead (we just need a rough idea)
1483  */
1484 #if BITS_PER_LONG == 32
1485 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1486 #else
1487 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1488 #endif
1489
1490 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1491 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1492 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1493 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1494 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1495 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1496 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1497                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1498                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1499                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1500
1501 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1502
1503 struct vmap_block_queue {
1504         spinlock_t lock;
1505         struct list_head free;
1506 };
1507
1508 struct vmap_block {
1509         spinlock_t lock;
1510         struct vmap_area *va;
1511         unsigned long free, dirty;
1512         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1513         struct list_head free_list;
1514         struct rcu_head rcu_head;
1515         struct list_head purge;
1516 };
1517
1518 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1519 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1520
1521 /*
1522  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1523  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1524  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1525  */
1526 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1527 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1528
1529 /*
1530  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1531  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1532  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1533  * big problem.
1534  */
1535
1536 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1537 {
1538         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1539         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1540         return addr;
1541 }
1542
1543 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1544 {
1545         unsigned long addr;
1546
1547         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1548         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1549         return (void *)addr;
1550 }
1551
1552 /**
1553  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1554  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1555  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1556  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1557  *
1558  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1559  */
1560 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1561 {
1562         struct vmap_block_queue *vbq;
1563         struct vmap_block *vb;
1564         struct vmap_area *va;
1565         unsigned long vb_idx;
1566         int node, err;
1567         void *vaddr;
1568
1569         node = numa_node_id();
1570
1571         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1572                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1573         if (unlikely(!vb))
1574                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1575
1576         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1577                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1578                                         node, gfp_mask);
1579         if (IS_ERR(va)) {
1580                 kfree(vb);
1581                 return ERR_CAST(va);
1582         }
1583
1584         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1585         if (unlikely(err)) {
1586                 kfree(vb);
1587                 free_vmap_area(va);
1588                 return ERR_PTR(err);
1589         }
1590
1591         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1592         spin_lock_init(&vb->lock);
1593         vb->va = va;
1594         /* At least something should be left free */
1595         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1596         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1597         vb->dirty = 0;
1598         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1599         vb->dirty_max = 0;
1600         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1601
1602         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1603         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1604         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1605         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1606         BUG_ON(err);
1607         radix_tree_preload_end();
1608
1609         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1610         spin_lock(&vbq->lock);
1611         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1612         spin_unlock(&vbq->lock);
1613         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1614
1615         return vaddr;
1616 }
1617
1618 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1619 {
1620         struct vmap_block *tmp;
1621         unsigned long vb_idx;
1622
1623         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1624         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1625         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1626         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1627         BUG_ON(tmp != vb);
1628
1629         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1630         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1631 }
1632
1633 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1634 {
1635         LIST_HEAD(purge);
1636         struct vmap_block *vb;
1637         struct vmap_block *n_vb;
1638         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1639
1640         rcu_read_lock();
1641         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1642
1643                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1644                         continue;
1645
1646                 spin_lock(&vb->lock);
1647                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1648                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1649                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1650                         vb->dirty_min = 0;
1651                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1652                         spin_lock(&vbq->lock);
1653                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1654                         spin_unlock(&vbq->lock);
1655                         spin_unlock(&vb->lock);
1656                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1657                 } else
1658                         spin_unlock(&vb->lock);
1659         }
1660         rcu_read_unlock();
1661
1662         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1663                 list_del(&vb->purge);
1664                 free_vmap_block(vb);
1665         }
1666 }
1667
1668 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1669 {
1670         int cpu;
1671
1672         for_each_possible_cpu(cpu)
1673                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1674 }
1675
1676 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1677 {
1678         struct vmap_block_queue *vbq;
1679         struct vmap_block *vb;
1680         void *vaddr = NULL;
1681         unsigned int order;
1682
1683         BUG_ON(offset_in_page(size));
1684         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1685         if (WARN_ON(size == 0)) {
1686                 /*
1687                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1688                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1689                  * early.
1690                  */
1691                 return NULL;
1692         }
1693         order = get_order(size);
1694
1695         rcu_read_lock();
1696         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1697         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1698                 unsigned long pages_off;
1699
1700                 spin_lock(&vb->lock);
1701                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1702                         spin_unlock(&vb->lock);
1703                         continue;
1704                 }
1705
1706                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1707                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1708                 vb->free -= 1UL << order;
1709                 if (vb->free == 0) {
1710                         spin_lock(&vbq->lock);
1711                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1712                         spin_unlock(&vbq->lock);
1713                 }
1714
1715                 spin_unlock(&vb->lock);
1716                 break;
1717         }
1718
1719         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1720         rcu_read_unlock();
1721
1722         /* Allocate new block if nothing was found */
1723         if (!vaddr)
1724                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1725
1726         return vaddr;
1727 }
1728
1729 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
1730 {
1731         unsigned long offset;
1732         unsigned long vb_idx;
1733         unsigned int order;
1734         struct vmap_block *vb;
1735
1736         BUG_ON(offset_in_page(size));
1737         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1738
1739         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
1740
1741         order = get_order(size);
1742
1743         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
1744
1745         vb_idx = addr_to_vb_idx(addr);
1746         rcu_read_lock();
1747         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1748         rcu_read_unlock();
1749         BUG_ON(!vb);
1750
1751         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
1752
1753         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1754                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
1755
1756         spin_lock(&vb->lock);
1757
1758         /* Expand dirty range */
1759         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1760         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1761
1762         vb->dirty += 1UL << order;
1763         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1764                 BUG_ON(vb->free);
1765                 spin_unlock(&vb->lock);
1766                 free_vmap_block(vb);
1767         } else
1768                 spin_unlock(&vb->lock);
1769 }
1770
1771 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1772 {
1773         int cpu;
1774
1775         if (unlikely(!vmap_initialized))
1776                 return;
1777
1778         might_sleep();
1779
1780         for_each_possible_cpu(cpu) {
1781                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1782                 struct vmap_block *vb;
1783
1784                 rcu_read_lock();
1785                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1786                         spin_lock(&vb->lock);
1787                         if (vb->dirty) {
1788                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1789                                 unsigned long s, e;
1790
1791                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1792                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1793
1794                                 start = min(s, start);
1795                                 end   = max(e, end);
1796
1797                                 flush = 1;
1798                         }
1799                         spin_unlock(&vb->lock);
1800                 }
1801                 rcu_read_unlock();
1802         }
1803
1804         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1805         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1806         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1807                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1808         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1809 }
1810
1811 /**
1812  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1813  *
1814  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1815  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1816  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1817  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1818  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1819  *
1820  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1821  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1822  * from the vmap layer.
1823  */
1824 void vm_unmap_aliases(void)
1825 {
1826         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1827         int flush = 0;
1828
1829         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1830 }
1831 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1832
1833 /**
1834  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1835  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1836  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1837  */
1838 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1839 {
1840         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1841         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1842         struct vmap_area *va;
1843
1844         might_sleep();
1845         BUG_ON(!addr);
1846         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1847         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1848         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1849
1850         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1851
1852         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1853                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1854                 vb_free(addr, size);
1855                 return;
1856         }
1857
1858         va = find_vmap_area(addr);
1859         BUG_ON(!va);
1860         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1861                                     (va->va_end - va->va_start));
1862         free_unmap_vmap_area(va);
1863 }
1864 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1865
1866 /**
1867  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1868  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1869  * @count: number of pages
1870  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1871  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1872  *
1873  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1874  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1875  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1876  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1877  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1878  *
1879  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1880  */
1881 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
1882 {
1883         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1884         unsigned long addr;
1885         void *mem;
1886
1887         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1888                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1889                 if (IS_ERR(mem))
1890                         return NULL;
1891                 addr = (unsigned long)mem;
1892         } else {
1893                 struct vmap_area *va;
1894                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1895                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1896                 if (IS_ERR(va))
1897                         return NULL;
1898
1899                 addr = va->va_start;
1900                 mem = (void *)addr;
1901         }
1902
1903         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1904
1905         if (map_kernel_range(addr, size, PAGE_KERNEL, pages) < 0) {
1906                 vm_unmap_ram(mem, count);
1907                 return NULL;
1908         }
1909         return mem;
1910 }
1911 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1912
1913 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1914
1915 /**
1916  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1917  * @vm: vm_struct to add
1918  *
1919  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1920  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1921  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1922  *
1923  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1924  */
1925 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1926 {
1927         struct vm_struct *tmp, **p;
1928
1929         BUG_ON(vmap_initialized);
1930         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1931                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1932                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1933                         break;
1934                 } else
1935                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1936         }
1937         vm->next = *p;
1938         *p = vm;
1939 }
1940
1941 /**
1942  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1943  * @vm: vm_struct to register
1944  * @align: requested alignment
1945  *
1946  * This function is used to register kernel vm area before
1947  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1948  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1949  * vm->addr contains the allocated address.
1950  *
1951  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1952  */
1953 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1954 {
1955         static size_t vm_init_off __initdata;
1956         unsigned long addr;
1957
1958         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1959         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1960
1961         vm->addr = (void *)addr;
1962
1963         vm_area_add_early(vm);
1964 }
1965
1966 static void vmap_init_free_space(void)
1967 {
1968         unsigned long vmap_start = 1;
1969         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1970         struct vmap_area *busy, *free;
1971
1972         /*
1973          *     B     F     B     B     B     F
1974          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1975          *  |           The KVA space           |
1976          *  |<--------------------------------->|
1977          */
1978         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1979                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1980                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1981                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1982                                 free->va_start = vmap_start;
1983                                 free->va_end = busy->va_start;
1984
1985                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1986                                         &free_vmap_area_root,
1987                                                 &free_vmap_area_list);
1988                         }
1989                 }
1990
1991                 vmap_start = busy->va_end;
1992         }
1993
1994         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1995                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1996                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1997                         free->va_start = vmap_start;
1998                         free->va_end = vmap_end;
1999
2000                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2001                                 &free_vmap_area_root,
2002                                         &free_vmap_area_list);
2003                 }
2004         }
2005 }
2006
2007 void __init vmalloc_init(void)
2008 {
2009         struct vmap_area *va;
2010         struct vm_struct *tmp;
2011         int i;
2012
2013         /*
2014          * Create the cache for vmap_area objects.
2015          */
2016         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2017
2018         for_each_possible_cpu(i) {
2019                 struct vmap_block_queue *vbq;
2020                 struct vfree_deferred *p;
2021
2022                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2023                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2024                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2025                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2026                 init_llist_head(&p->list);
2027                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2028         }
2029
2030         /* Import existing vmlist entries. */
2031         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2032                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2033                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2034                         continue;
2035
2036                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2037                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2038                 va->vm = tmp;
2039                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2040         }
2041
2042         /*
2043          * Now we can initialize a free vmap space.
2044          */
2045         vmap_init_free_space();
2046         vmap_initialized = true;
2047 }
2048
2049 /**
2050  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2051  * @addr: start of the VM area to unmap
2052  * @size: size of the VM area to unmap
2053  *
2054  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2055  * the unmapping and tlb after.
2056  */
2057 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2058 {
2059         unsigned long end = addr + size;
2060
2061         flush_cache_vunmap(addr, end);
2062         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
2063         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2064 }
2065
2066 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2067         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2068 {
2069         vm->flags = flags;
2070         vm->addr = (void *)va->va_start;
2071         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2072         vm->caller = caller;
2073         va->vm = vm;
2074 }
2075
2076 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2077                               unsigned long flags, const void *caller)
2078 {
2079         spin_lock(&vmap_area_lock);
2080         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2081         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2082 }
2083
2084 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2085 {
2086         /*
2087          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2088          * we should make sure that vm has proper values.
2089          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2090          */
2091         smp_wmb();
2092         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2093 }
2094
2095 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2096                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2097                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2098 {
2099         struct vmap_area *va;
2100         struct vm_struct *area;
2101         unsigned long requested_size = size;
2102
2103         BUG_ON(in_interrupt());
2104         size = PAGE_ALIGN(size);
2105         if (unlikely(!size))
2106                 return NULL;
2107
2108         if (flags & VM_IOREMAP)
2109                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2110                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2111
2112         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2113         if (unlikely(!area))
2114                 return NULL;
2115
2116         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2117                 size += PAGE_SIZE;
2118
2119         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2120         if (IS_ERR(va)) {
2121                 kfree(area);
2122                 return NULL;
2123         }
2124
2125         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2126
2127         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2128
2129         return area;
2130 }
2131
2132 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2133                                        unsigned long start, unsigned long end,
2134                                        const void *caller)
2135 {
2136         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2137                                   GFP_KERNEL, caller);
2138 }
2139
2140 /**
2141  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2142  * @size:        size of the area
2143  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2144  *
2145  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2146  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2147  * on success or %NULL on failure.
2148  *
2149  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2150  */
2151 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2152 {
2153         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2154                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2155                                   __builtin_return_address(0));
2156 }
2157
2158 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2159                                 const void *caller)
2160 {
2161         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2162                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2163 }
2164
2165 /**
2166  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2167  * @addr:         base address
2168  *
2169  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2170  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2171  * pointer valid.
2172  *
2173  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2174  */
2175 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2176 {
2177         struct vmap_area *va;
2178
2179         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2180         if (!va)
2181                 return NULL;
2182
2183         return va->vm;
2184 }
2185
2186 /**
2187  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2188  * @addr:           base address
2189  *
2190  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2191  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2192  * on SMP machines, except for its size or flags.
2193  *
2194  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2195  */
2196 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2197 {
2198         struct vmap_area *va;
2199
2200         might_sleep();
2201
2202         spin_lock(&vmap_area_lock);
2203         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2204         if (va && va->vm) {
2205                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2206
2207                 va->vm = NULL;
2208                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2209
2210                 kasan_free_shadow(vm);
2211                 free_unmap_vmap_area(va);
2212
2213                 return vm;
2214         }
2215
2216         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2217         return NULL;
2218 }
2219
2220 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2221                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2222 {
2223         int i;
2224
2225         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2226                 if (page_address(area->pages[i]))
2227                         set_direct_map(area->pages[i]);
2228 }
2229
2230 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2231 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2232 {
2233         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2234         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2235         int flush_dmap = 0;
2236         int i;
2237
2238         remove_vm_area(area->addr);
2239
2240         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2241         if (!flush_reset)
2242                 return;
2243
2244         /*
2245          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2246          * return.
2247          */
2248         if (!deallocate_pages) {
2249                 vm_unmap_aliases();
2250                 return;
2251         }
2252
2253         /*
2254          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2255          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2256          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2257          */
2258         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2259                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2260                 if (addr) {
2261                         start = min(addr, start);
2262                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2263                         flush_dmap = 1;
2264                 }
2265         }
2266
2267         /*
2268          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2269          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2270          * reset the direct map permissions to the default.
2271          */
2272         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2273         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2274         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2275 }
2276
2277 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2278 {
2279         struct vm_struct *area;
2280
2281         if (!addr)
2282                 return;
2283
2284         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2285                         addr))
2286                 return;
2287
2288         area = find_vm_area(addr);
2289         if (unlikely(!area)) {
2290                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2291                                 addr);
2292                 return;
2293         }
2294
2295         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2296         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2297
2298         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2299
2300         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2301
2302         if (deallocate_pages) {
2303                 int i;
2304
2305                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2306                         struct page *page = area->pages[i];
2307
2308                         BUG_ON(!page);
2309                         __free_pages(page, 0);
2310                 }
2311                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2312
2313                 kvfree(area->pages);
2314         }
2315
2316         kfree(area);
2317         return;
2318 }
2319
2320 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2321 {
2322         /*
2323          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2324          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2325          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2326          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2327          */
2328         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2329
2330         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2331                 schedule_work(&p->wq);
2332 }
2333
2334 /**
2335  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2336  * @addr:         memory base address
2337  *
2338  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2339  * except NMIs.
2340  */
2341 void vfree_atomic(const void *addr)
2342 {
2343         BUG_ON(in_nmi());
2344
2345         kmemleak_free(addr);
2346
2347         if (!addr)
2348                 return;
2349         __vfree_deferred(addr);
2350 }
2351
2352 static void __vfree(const void *addr)
2353 {
2354         if (unlikely(in_interrupt()))
2355                 __vfree_deferred(addr);
2356         else
2357                 __vunmap(addr, 1);
2358 }
2359
2360 /**
2361  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2362  * @addr:  memory base address
2363  *
2364  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2365  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2366  * NULL, no operation is performed.
2367  *
2368  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2369  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2370  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2371  *
2372  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2373  *
2374  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2375  */
2376 void vfree(const void *addr)
2377 {
2378         BUG_ON(in_nmi());
2379
2380         kmemleak_free(addr);
2381
2382         might_sleep_if(!in_interrupt());
2383
2384         if (!addr)
2385                 return;
2386
2387         __vfree(addr);
2388 }
2389 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2390
2391 /**
2392  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2393  * @addr:   memory base address
2394  *
2395  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2396  * which was created from the page array passed to vmap().
2397  *
2398  * Must not be called in interrupt context.
2399  */
2400 void vunmap(const void *addr)
2401 {
2402         BUG_ON(in_interrupt());
2403         might_sleep();
2404         if (addr)
2405                 __vunmap(addr, 0);
2406 }
2407 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2408
2409 /**
2410  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2411  * @pages: array of page pointers
2412  * @count: number of pages to map
2413  * @flags: vm_area->flags
2414  * @prot: page protection for the mapping
2415  *
2416  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2417  * space.
2418  *
2419  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2420  */
2421 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2422            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2423 {
2424         struct vm_struct *area;
2425         unsigned long size;             /* In bytes */
2426
2427         might_sleep();
2428
2429         if (count > totalram_pages())
2430                 return NULL;
2431
2432         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2433         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2434         if (!area)
2435                 return NULL;
2436
2437         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, size, pgprot_nx(prot),
2438                         pages) < 0) {
2439                 vunmap(area->addr);
2440                 return NULL;
2441         }
2442
2443         return area->addr;
2444 }
2445 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2446
2447 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2448                                  pgprot_t prot, int node)
2449 {
2450         struct page **pages;
2451         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2452         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2453         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2454         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2455                                         0 :
2456                                         __GFP_HIGHMEM;
2457
2458         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2459         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2460
2461         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2462         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2463                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2464                                 node, area->caller);
2465         } else {
2466                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2467         }
2468
2469         if (!pages) {
2470                 remove_vm_area(area->addr);
2471                 kfree(area);
2472                 return NULL;
2473         }
2474
2475         area->pages = pages;
2476         area->nr_pages = nr_pages;
2477
2478         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2479                 struct page *page;
2480
2481                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2482                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2483                 else
2484                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2485
2486                 if (unlikely(!page)) {
2487                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2488                         area->nr_pages = i;
2489                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2490                         goto fail;
2491                 }
2492                 area->pages[i] = page;
2493                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2494                         cond_resched();
2495         }
2496         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2497
2498         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, get_vm_area_size(area),
2499                         prot, pages) < 0)
2500                 goto fail;
2501
2502         return area->addr;
2503
2504 fail:
2505         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2506                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2507                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2508         __vfree(area->addr);
2509         return NULL;
2510 }
2511
2512 /**
2513  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2514  * @size:                 allocation size
2515  * @align:                desired alignment
2516  * @start:                vm area range start
2517  * @end:                  vm area range end
2518  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2519  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2520  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2521  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2522  * @caller:               caller's return address
2523  *
2524  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2525  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2526  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2527  *
2528  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2529  */
2530 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2531                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2532                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2533                         const void *caller)
2534 {
2535         struct vm_struct *area;
2536         void *addr;
2537         unsigned long real_size = size;
2538
2539         size = PAGE_ALIGN(size);
2540         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2541                 goto fail;
2542
2543         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2544                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2545         if (!area)
2546                 goto fail;
2547
2548         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2549         if (!addr)
2550                 return NULL;
2551
2552         /*
2553          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2554          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2555          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2556          */
2557         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2558
2559         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2560
2561         return addr;
2562
2563 fail:
2564         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2565                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2566         return NULL;
2567 }
2568
2569 /**
2570  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2571  * @size:           allocation size
2572  * @align:          desired alignment
2573  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2574  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2575  * @caller:         caller's return address
2576  *
2577  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
2578  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
2579  *
2580  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2581  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2582  *
2583  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2584  * with mm people.
2585  *
2586  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2587  */
2588 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2589                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
2590 {
2591         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2592                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
2593 }
2594 /*
2595  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2596  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2597  * than that.
2598  */
2599 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2600 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
2601 #endif
2602
2603 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2604 {
2605         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
2606                                 __builtin_return_address(0));
2607 }
2608 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2609
2610 /**
2611  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2612  * @size:    allocation size
2613  *
2614  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2615  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2616  *
2617  * For tight control over page level allocator and protection flags
2618  * use __vmalloc() instead.
2619  *
2620  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2621  */
2622 void *vmalloc(unsigned long size)
2623 {
2624         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
2625                                 __builtin_return_address(0));
2626 }
2627 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2628
2629 /**
2630  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2631  * @size:    allocation size
2632  *
2633  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2634  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2635  * The memory allocated is set to zero.
2636  *
2637  * For tight control over page level allocator and protection flags
2638  * use __vmalloc() instead.
2639  *
2640  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2641  */
2642 void *vzalloc(unsigned long size)
2643 {
2644         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
2645                                 __builtin_return_address(0));
2646 }
2647 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2648
2649 /**
2650  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2651  * @size: allocation size
2652  *
2653  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2654  * without leaking data.
2655  *
2656  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2657  */
2658 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2659 {
2660         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2661                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2662                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2663                                     __builtin_return_address(0));
2664 }
2665 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2666
2667 /**
2668  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2669  * @size:         allocation size
2670  * @node:         numa node
2671  *
2672  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2673  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2674  *
2675  * For tight control over page level allocator and protection flags
2676  * use __vmalloc() instead.
2677  *
2678  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2679  */
2680 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2681 {
2682         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
2683                         __builtin_return_address(0));
2684 }
2685 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2686
2687 /**
2688  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2689  * @size:       allocation size
2690  * @node:       numa node
2691  *
2692  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2693  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2694  * The memory allocated is set to zero.
2695  *
2696  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2697  */
2698 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2699 {
2700         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
2701                                 __builtin_return_address(0));
2702 }
2703 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2704
2705 /**
2706  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2707  * @size:         allocation size
2708  *
2709  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2710  * the page level allocator and map them into contiguous and
2711  * executable kernel virtual space.
2712  *
2713  * For tight control over page level allocator and protection flags
2714  * use __vmalloc() instead.
2715  *
2716  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2717  */
2718 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2719 {
2720         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2721                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2722                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2723 }
2724
2725 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2726 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2727 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2728 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2729 #else
2730 /*
2731  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2732  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2733  */
2734 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2735 #endif
2736
2737 /**
2738  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2739  * @size:       allocation size
2740  *
2741  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2742  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2743  *
2744  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2745  */
2746 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2747 {
2748         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
2749                         __builtin_return_address(0));
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2752
2753 /**
2754  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2755  * @size:            allocation size
2756  *
2757  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2758  * mapped to userspace without leaking data.
2759  *
2760  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2761  */
2762 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2763 {
2764         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2765                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2766                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2767                                     __builtin_return_address(0));
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2770
2771 /*
2772  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2773  * If the page is not present, fill zero.
2774  */
2775
2776 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2777 {
2778         struct page *p;
2779         int copied = 0;
2780
2781         while (count) {
2782                 unsigned long offset, length;
2783
2784                 offset = offset_in_page(addr);
2785                 length = PAGE_SIZE - offset;
2786                 if (length > count)
2787                         length = count;
2788                 p = vmalloc_to_page(addr);
2789                 /*
2790                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2791                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2792                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2793                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2794                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2795                  */
2796                 if (p) {
2797                         /*
2798                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2799                          * function description)
2800                          */
2801                         void *map = kmap_atomic(p);
2802                         memcpy(buf, map + offset, length);
2803                         kunmap_atomic(map);
2804                 } else
2805                         memset(buf, 0, length);
2806
2807                 addr += length;
2808                 buf += length;
2809                 copied += length;
2810                 count -= length;
2811         }
2812         return copied;
2813 }
2814
2815 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2816 {
2817         struct page *p;
2818         int copied = 0;
2819
2820         while (count) {
2821                 unsigned long offset, length;
2822
2823                 offset = offset_in_page(addr);
2824                 length = PAGE_SIZE - offset;
2825                 if (length > count)
2826                         length = count;
2827                 p = vmalloc_to_page(addr);
2828                 /*
2829                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2830                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2831                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2832                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2833                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2834                  */
2835                 if (p) {
2836                         /*
2837                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2838                          * function description)
2839                          */
2840                         void *map = kmap_atomic(p);
2841                         memcpy(map + offset, buf, length);
2842                         kunmap_atomic(map);
2843                 }
2844                 addr += length;
2845                 buf += length;
2846                 copied += length;
2847                 count -= length;
2848         }
2849         return copied;
2850 }
2851
2852 /**
2853  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2854  * @buf:     buffer for reading data
2855  * @addr:    vm address.
2856  * @count:   number of bytes to be read.
2857  *
2858  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2859  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2860  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2861  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2862  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2863  *
2864  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2865  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2866  *
2867  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2868  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2869  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2870  * any information, as /dev/kmem.
2871  *
2872  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2873  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2874  * include any intersection with valid vmalloc area
2875  */
2876 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2877 {
2878         struct vmap_area *va;
2879         struct vm_struct *vm;
2880         char *vaddr, *buf_start = buf;
2881         unsigned long buflen = count;
2882         unsigned long n;
2883
2884         /* Don't allow overflow */
2885         if ((unsigned long) addr + count < count)
2886                 count = -(unsigned long) addr;
2887
2888         spin_lock(&vmap_area_lock);
2889         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2890                 if (!count)
2891                         break;
2892
2893                 if (!va->vm)
2894                         continue;
2895
2896                 vm = va->vm;
2897                 vaddr = (char *) vm->addr;
2898                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2899                         continue;
2900                 while (addr < vaddr) {
2901                         if (count == 0)
2902                                 goto finished;
2903                         *buf = '\0';
2904                         buf++;
2905                         addr++;
2906                         count--;
2907                 }
2908                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2909                 if (n > count)
2910                         n = count;
2911                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2912                         aligned_vread(buf, addr, n);
2913                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2914                         memset(buf, 0, n);
2915                 buf += n;
2916                 addr += n;
2917                 count -= n;
2918         }
2919 finished:
2920         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2921
2922         if (buf == buf_start)
2923                 return 0;
2924         /* zero-fill memory holes */
2925         if (buf != buf_start + buflen)
2926                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2927
2928         return buflen;
2929 }
2930
2931 /**
2932  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2933  * @buf:      buffer for source data
2934  * @addr:     vm address.
2935  * @count:    number of bytes to be read.
2936  *
2937  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2938  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2939  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2940  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2941  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2942  *
2943  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2944  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2945  *
2946  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2947  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2948  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2949  * any information, as /dev/kmem.
2950  *
2951  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2952  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2953  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2954  */
2955 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2956 {
2957         struct vmap_area *va;
2958         struct vm_struct *vm;
2959         char *vaddr;
2960         unsigned long n, buflen;
2961         int copied = 0;
2962
2963         /* Don't allow overflow */
2964         if ((unsigned long) addr + count < count)
2965                 count = -(unsigned long) addr;
2966         buflen = count;
2967
2968         spin_lock(&vmap_area_lock);
2969         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2970                 if (!count)
2971                         break;
2972
2973                 if (!va->vm)
2974                         continue;
2975
2976                 vm = va->vm;
2977                 vaddr = (char *) vm->addr;
2978                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2979                         continue;
2980                 while (addr < vaddr) {
2981                         if (count == 0)
2982                                 goto finished;
2983                         buf++;
2984                         addr++;
2985                         count--;
2986                 }
2987                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2988                 if (n > count)
2989                         n = count;
2990                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2991                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2992                         copied++;
2993                 }
2994                 buf += n;
2995                 addr += n;
2996                 count -= n;
2997         }
2998 finished:
2999         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3000         if (!copied)
3001                 return 0;
3002         return buflen;
3003 }
3004
3005 /**
3006  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3007  * @vma:                vma to cover
3008  * @uaddr:              target user address to start at
3009  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3010  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3011  * @size:               size of map area
3012  *
3013  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3014  *
3015  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3016  * and that it is big enough to cover the range starting at
3017  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3018  * met.
3019  *
3020  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3021  */
3022 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3023                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3024                                 unsigned long size)
3025 {
3026         struct vm_struct *area;
3027         unsigned long off;
3028         unsigned long end_index;
3029
3030         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3031                 return -EINVAL;
3032
3033         size = PAGE_ALIGN(size);
3034
3035         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3036                 return -EINVAL;
3037
3038         area = find_vm_area(kaddr);
3039         if (!area)
3040                 return -EINVAL;
3041
3042         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3043                 return -EINVAL;
3044
3045         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3046             end_index > get_vm_area_size(area))
3047                 return -EINVAL;
3048         kaddr += off;
3049
3050         do {
3051                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3052                 int ret;
3053
3054                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3055                 if (ret)
3056                         return ret;
3057
3058                 uaddr += PAGE_SIZE;
3059                 kaddr += PAGE_SIZE;
3060                 size -= PAGE_SIZE;
3061         } while (size > 0);
3062
3063         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3064
3065         return 0;
3066 }
3067 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3068
3069 /**
3070  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3071  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3072  * @addr:               vmalloc memory
3073  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3074  *
3075  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3076  *
3077  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3078  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3079  * that criteria isn't met.
3080  *
3081  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3082  */
3083 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3084                                                 unsigned long pgoff)
3085 {
3086         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3087                                            addr, pgoff,
3088                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3089 }
3090 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3091
3092 /*
3093  * Implement stubs for vmalloc_sync_[un]mappings () if the architecture chose
3094  * not to have one.
3095  *
3096  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3097  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3098  */
3099 void __weak vmalloc_sync_mappings(void)
3100 {
3101 }
3102
3103 void __weak vmalloc_sync_unmappings(void)
3104 {
3105 }
3106
3107 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3108 {
3109         pte_t ***p = data;
3110
3111         if (p) {
3112                 *(*p) = pte;
3113                 (*p)++;
3114         }
3115         return 0;
3116 }
3117
3118 /**
3119  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3120  * @size:          size of the area
3121  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3122  *
3123  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3124  *
3125  * This function reserves a range of kernel address space, and
3126  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3127  * are created.
3128  *
3129  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3130  * allocated for the VM area are returned.
3131  */
3132 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3133 {
3134         struct vm_struct *area;
3135
3136         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3137                                 __builtin_return_address(0));
3138         if (area == NULL)
3139                 return NULL;
3140
3141         /*
3142          * This ensures that page tables are constructed for this region
3143          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3144          */
3145         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3146                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3147                 free_vm_area(area);
3148                 return NULL;
3149         }
3150
3151         return area;
3152 }
3153 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3154
3155 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3156 {
3157         struct vm_struct *ret;
3158         ret = remove_vm_area(area->addr);
3159         BUG_ON(ret != area);
3160         kfree(area);
3161 }
3162 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3163
3164 #ifdef CONFIG_SMP
3165 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3166 {
3167         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3168 }
3169
3170 /**
3171  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3172  * @addr: target address
3173  *
3174  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3175  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3176  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3177  *   if there are no any areas before @addr.
3178  */
3179 static struct vmap_area *
3180 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3181 {
3182         struct vmap_area *va, *tmp;
3183         struct rb_node *n;
3184
3185         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3186         va = NULL;
3187
3188         while (n) {
3189                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3190                 if (tmp->va_start <= addr) {
3191                         va = tmp;
3192                         if (tmp->va_end >= addr)
3193                                 break;
3194
3195                         n = n->rb_right;
3196                 } else {
3197                         n = n->rb_left;
3198                 }
3199         }
3200
3201         return va;
3202 }
3203
3204 /**
3205  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3206  * of free block below VMALLOC_END
3207  * @va:
3208  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3209  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3210  *
3211  * Returns: determined end address within vmap_area
3212  */
3213 static unsigned long
3214 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3215 {
3216         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3217         unsigned long addr;
3218
3219         if (likely(*va)) {
3220                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3221                                 &free_vmap_area_list, list) {
3222                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3223                         if ((*va)->va_start < addr)
3224                                 return addr;
3225                 }
3226         }
3227
3228         return 0;
3229 }
3230
3231 /**
3232  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3233  * @offsets: array containing offset of each area
3234  * @sizes: array containing size of each area
3235  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3236  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3237  *
3238  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3239  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3240  *
3241  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3242  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3243  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3244  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3245  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3246  * areas are allocated from top.
3247  *
3248  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3249  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3250  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3251  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3252  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3253  * and the result is returned.
3254  */
3255 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3256                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3257                                      size_t align)
3258 {
3259         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3260         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3261         struct vmap_area **vas, *va;
3262         struct vm_struct **vms;
3263         int area, area2, last_area, term_area;
3264         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3265         bool purged = false;
3266         enum fit_type type;
3267
3268         /* verify parameters and allocate data structures */
3269         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3270         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3271                 start = offsets[area];
3272                 end = start + sizes[area];
3273
3274                 /* is everything aligned properly? */
3275                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3276                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3277
3278                 /* detect the area with the highest address */
3279                 if (start > offsets[last_area])
3280                         last_area = area;
3281
3282                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3283                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3284                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3285
3286                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3287                 }
3288         }
3289         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3290
3291         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3292                 WARN_ON(true);
3293                 return NULL;
3294         }
3295
3296         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3297         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3298         if (!vas || !vms)
3299                 goto err_free2;
3300
3301         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3302                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3303                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3304                 if (!vas[area] || !vms[area])
3305                         goto err_free;
3306         }
3307 retry:
3308         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3309
3310         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3311         area = term_area = last_area;
3312         start = offsets[area];
3313         end = start + sizes[area];
3314
3315         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3316         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3317
3318         while (true) {
3319                 /*
3320                  * base might have underflowed, add last_end before
3321                  * comparing.
3322                  */
3323                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3324                         goto overflow;
3325
3326                 /*
3327                  * Fitting base has not been found.
3328                  */
3329                 if (va == NULL)
3330                         goto overflow;
3331
3332                 /*
3333                  * If required width exceeds current VA block, move
3334                  * base downwards and then recheck.
3335                  */
3336                 if (base + end > va->va_end) {
3337                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3338                         term_area = area;
3339                         continue;
3340                 }
3341
3342                 /*
3343                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3344                  */
3345                 if (base + start < va->va_start) {
3346                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3347                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3348                         term_area = area;
3349                         continue;
3350                 }
3351
3352                 /*
3353                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3354                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3355                  */
3356                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3357                 if (area == term_area)
3358                         break;
3359
3360                 start = offsets[area];
3361                 end = start + sizes[area];
3362                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3363         }
3364
3365         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3366         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3367                 int ret;
3368
3369                 start = base + offsets[area];
3370                 size = sizes[area];
3371
3372                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3373                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3374                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3375                         goto recovery;
3376
3377                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3378                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3379                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3380                         goto recovery;
3381
3382                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3383                 if (unlikely(ret))
3384                         goto recovery;
3385
3386                 /* Allocated area. */
3387                 va = vas[area];
3388                 va->va_start = start;
3389                 va->va_end = start + size;
3390         }
3391
3392         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3393
3394         /* populate the kasan shadow space */
3395         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3396                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3397                         goto err_free_shadow;
3398
3399                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3400                                        sizes[area]);
3401         }
3402
3403         /* insert all vm's */
3404         spin_lock(&vmap_area_lock);
3405         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3406                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3407
3408                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3409                                  pcpu_get_vm_areas);
3410         }
3411         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3412
3413         kfree(vas);
3414         return vms;
3415
3416 recovery:
3417         /*
3418          * Remove previously allocated areas. There is no
3419          * need in removing these areas from the busy tree,
3420          * because they are inserted only on the final step
3421          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3422          */
3423         while (area--) {
3424                 orig_start = vas[area]->va_start;
3425                 orig_end = vas[area]->va_end;
3426                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3427                                             &free_vmap_area_list);
3428                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3429                                       va->va_start, va->va_end);
3430                 vas[area] = NULL;
3431         }
3432
3433 overflow:
3434         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3435         if (!purged) {
3436                 purge_vmap_area_lazy();
3437                 purged = true;
3438
3439                 /* Before "retry", check if we recover. */
3440                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3441                         if (vas[area])
3442                                 continue;
3443
3444                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3445                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3446                         if (!vas[area])
3447                                 goto err_free;
3448                 }
3449
3450                 goto retry;
3451         }
3452
3453 err_free:
3454         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3455                 if (vas[area])
3456                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3457
3458                 kfree(vms[area]);
3459         }
3460 err_free2:
3461         kfree(vas);
3462         kfree(vms);
3463         return NULL;
3464
3465 err_free_shadow:
3466         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3467         /*
3468          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3469          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3470          * being able to tolerate this case.
3471          */
3472         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3473                 orig_start = vas[area]->va_start;
3474                 orig_end = vas[area]->va_end;
3475                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3476                                             &free_vmap_area_list);
3477                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3478                                       va->va_start, va->va_end);
3479                 vas[area] = NULL;
3480                 kfree(vms[area]);
3481         }
3482         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3483         kfree(vas);
3484         kfree(vms);
3485         return NULL;
3486 }
3487
3488 /**
3489  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3490  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3491  * @nr_vms: the number of allocated areas
3492  *
3493  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3494  */
3495 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3496 {
3497         int i;
3498
3499         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3500                 free_vm_area(vms[i]);
3501         kfree(vms);
3502 }
3503 #endif  /* CONFIG_SMP */
3504
3505 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3506 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3507         __acquires(&vmap_purge_lock)
3508         __acquires(&vmap_area_lock)
3509 {
3510         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3511         spin_lock(&vmap_area_lock);
3512
3513         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3514 }
3515
3516 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3517 {
3518         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3519 }
3520
3521 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3522         __releases(&vmap_purge_lock)
3523         __releases(&vmap_area_lock)
3524 {
3525         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3526         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3527 }
3528
3529 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3530 {
3531         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3532                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3533
3534                 if (!counters)
3535                         return;
3536
3537                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3538                         return;
3539                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3540                 smp_rmb();
3541
3542                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3543
3544                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3545                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3546
3547                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3548                         if (counters[nr])
3549                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3550         }
3551 }
3552
3553 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3554 {
3555         struct llist_node *head;
3556         struct vmap_area *va;
3557
3558         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3559         if (head == NULL)
3560                 return;
3561
3562         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3563                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3564                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3565                         va->va_end - va->va_start);
3566         }
3567 }
3568
3569 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3570 {
3571         struct vmap_area *va;
3572         struct vm_struct *v;
3573
3574         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3575
3576         /*
3577          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3578          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3579          */
3580         if (!va->vm) {
3581                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3582                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3583                         va->va_end - va->va_start);
3584
3585                 return 0;
3586         }
3587
3588         v = va->vm;
3589
3590         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3591                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3592
3593         if (v->caller)
3594                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3595
3596         if (v->nr_pages)
3597                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3598
3599         if (v->phys_addr)
3600                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3601
3602         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3603                 seq_puts(m, " ioremap");
3604
3605         if (v->flags & VM_ALLOC)
3606                 seq_puts(m, " vmalloc");
3607
3608         if (v->flags & VM_MAP)
3609                 seq_puts(m, " vmap");
3610
3611         if (v->flags & VM_USERMAP)
3612                 seq_puts(m, " user");
3613
3614         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3615                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3616
3617         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3618                 seq_puts(m, " vpages");
3619
3620         show_numa_info(m, v);
3621         seq_putc(m, '\n');
3622
3623         /*
3624          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3625          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3626          * be address sorted, because the purge list is not
3627          * sorted.
3628          */
3629         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3630                 show_purge_info(m);
3631
3632         return 0;
3633 }
3634
3635 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3636         .start = s_start,
3637         .next = s_next,
3638         .stop = s_stop,
3639         .show = s_show,
3640 };
3641
3642 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3643 {
3644         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3645                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3646                                 &vmalloc_op,
3647                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3648         else
3649                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3650         return 0;
3651 }
3652 module_init(proc_vmalloc_init);
3653
3654 #endif