cpufreq: imx6q: Fixes unwanted cpu overclocking on i.MX6ULL
[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
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include <asm/shmparam.h>
41
42 #include "internal.h"
43
44 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
45 {
46         unsigned long addr = (unsigned long)x;
47
48         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
49 }
50 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
51
52 struct vfree_deferred {
53         struct llist_head list;
54         struct work_struct wq;
55 };
56 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
57
58 static void __vunmap(const void *, int);
59
60 static void free_work(struct work_struct *w)
61 {
62         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
63         struct llist_node *t, *llnode;
64
65         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
66                 __vunmap((void *)llnode, 1);
67 }
68
69 /*** Page table manipulation functions ***/
70
71 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
72 {
73         pte_t *pte;
74
75         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
76         do {
77                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
78                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
79         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
80 }
81
82 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
83 {
84         pmd_t *pmd;
85         unsigned long next;
86
87         pmd = pmd_offset(pud, addr);
88         do {
89                 next = pmd_addr_end(addr, end);
90                 if (pmd_clear_huge(pmd))
91                         continue;
92                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
93                         continue;
94                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
95         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
96 }
97
98 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end)
99 {
100         pud_t *pud;
101         unsigned long next;
102
103         pud = pud_offset(p4d, addr);
104         do {
105                 next = pud_addr_end(addr, end);
106                 if (pud_clear_huge(pud))
107                         continue;
108                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
109                         continue;
110                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
111         } while (pud++, addr = next, addr != end);
112 }
113
114 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
115 {
116         p4d_t *p4d;
117         unsigned long next;
118
119         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
120         do {
121                 next = p4d_addr_end(addr, end);
122                 if (p4d_clear_huge(p4d))
123                         continue;
124                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
125                         continue;
126                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next);
127         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
128 }
129
130 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
131 {
132         pgd_t *pgd;
133         unsigned long next;
134
135         BUG_ON(addr >= end);
136         pgd = pgd_offset_k(addr);
137         do {
138                 next = pgd_addr_end(addr, end);
139                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
140                         continue;
141                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next);
142         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
143 }
144
145 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
146                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
147 {
148         pte_t *pte;
149
150         /*
151          * nr is a running index into the array which helps higher level
152          * callers keep track of where we're up to.
153          */
154
155         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
156         if (!pte)
157                 return -ENOMEM;
158         do {
159                 struct page *page = pages[*nr];
160
161                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
162                         return -EBUSY;
163                 if (WARN_ON(!page))
164                         return -ENOMEM;
165                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
166                 (*nr)++;
167         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
168         return 0;
169 }
170
171 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
172                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
173 {
174         pmd_t *pmd;
175         unsigned long next;
176
177         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
178         if (!pmd)
179                 return -ENOMEM;
180         do {
181                 next = pmd_addr_end(addr, end);
182                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
183                         return -ENOMEM;
184         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
185         return 0;
186 }
187
188 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
189                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
190 {
191         pud_t *pud;
192         unsigned long next;
193
194         pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
195         if (!pud)
196                 return -ENOMEM;
197         do {
198                 next = pud_addr_end(addr, end);
199                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
200                         return -ENOMEM;
201         } while (pud++, addr = next, addr != end);
202         return 0;
203 }
204
205 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
206                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
207 {
208         p4d_t *p4d;
209         unsigned long next;
210
211         p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
212         if (!p4d)
213                 return -ENOMEM;
214         do {
215                 next = p4d_addr_end(addr, end);
216                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr))
217                         return -ENOMEM;
218         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
219         return 0;
220 }
221
222 /*
223  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
224  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
225  *
226  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
227  */
228 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
229                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
230 {
231         pgd_t *pgd;
232         unsigned long next;
233         unsigned long addr = start;
234         int err = 0;
235         int nr = 0;
236
237         BUG_ON(addr >= end);
238         pgd = pgd_offset_k(addr);
239         do {
240                 next = pgd_addr_end(addr, end);
241                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
242                 if (err)
243                         return err;
244         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
245
246         return nr;
247 }
248
249 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
250                            pgprot_t prot, struct page **pages)
251 {
252         int ret;
253
254         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
255         flush_cache_vmap(start, end);
256         return ret;
257 }
258
259 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
260 {
261         /*
262          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
263          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
264          * just put it in the vmalloc space.
265          */
266 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
267         unsigned long addr = (unsigned long)x;
268         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
269                 return 1;
270 #endif
271         return is_vmalloc_addr(x);
272 }
273
274 /*
275  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
276  */
277 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
278 {
279         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
280         struct page *page = NULL;
281         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
282         p4d_t *p4d;
283         pud_t *pud;
284         pmd_t *pmd;
285         pte_t *ptep, pte;
286
287         /*
288          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
289          * architectures that do not vmalloc module space
290          */
291         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
292
293         if (pgd_none(*pgd))
294                 return NULL;
295         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
296         if (p4d_none(*p4d))
297                 return NULL;
298         pud = pud_offset(p4d, addr);
299
300         /*
301          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
302          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
303          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
304          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
305          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
306          * no correct value to return for them.
307          */
308         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
309         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
310                 return NULL;
311         pmd = pmd_offset(pud, addr);
312         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
313         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
314                 return NULL;
315
316         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
317         pte = *ptep;
318         if (pte_present(pte))
319                 page = pte_page(pte);
320         pte_unmap(ptep);
321         return page;
322 }
323 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
324
325 /*
326  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
327  */
328 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
329 {
330         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
331 }
332 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
333
334
335 /*** Global kva allocator ***/
336
337 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
338 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
339
340
341 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
342 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
343 /* Export for kexec only */
344 LIST_HEAD(vmap_area_list);
345 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
346 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
347 static bool vmap_initialized __read_mostly;
348
349 /*
350  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
351  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
352  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
353  * free block.
354  */
355 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
356
357 /*
358  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
359  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
360  */
361 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
362
363 /*
364  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
365  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
366  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
367  * object is released.
368  *
369  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
370  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
371  * find a lowest match of free area.
372  */
373 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
374
375 /*
376  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
377  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
378  * to use more permissive allocation masks.
379  */
380 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
381
382 static __always_inline unsigned long
383 va_size(struct vmap_area *va)
384 {
385         return (va->va_end - va->va_start);
386 }
387
388 static __always_inline unsigned long
389 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
390 {
391         struct vmap_area *va;
392
393         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
394         return va ? va->subtree_max_size : 0;
395 }
396
397 /*
398  * Gets called when remove the node and rotate.
399  */
400 static __always_inline unsigned long
401 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
402 {
403         return max3(va_size(va),
404                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
405                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
406 }
407
408 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
409         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
410
411 static void purge_vmap_area_lazy(void);
412 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
413 static unsigned long lazy_max_pages(void);
414
415 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
416
417 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
418 {
419         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
420 }
421
422 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
423 {
424         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
425
426         while (n) {
427                 struct vmap_area *va;
428
429                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
430                 if (addr < va->va_start)
431                         n = n->rb_left;
432                 else if (addr >= va->va_end)
433                         n = n->rb_right;
434                 else
435                         return va;
436         }
437
438         return NULL;
439 }
440
441 /*
442  * This function returns back addresses of parent node
443  * and its left or right link for further processing.
444  */
445 static __always_inline struct rb_node **
446 find_va_links(struct vmap_area *va,
447         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
448         struct rb_node **parent)
449 {
450         struct vmap_area *tmp_va;
451         struct rb_node **link;
452
453         if (root) {
454                 link = &root->rb_node;
455                 if (unlikely(!*link)) {
456                         *parent = NULL;
457                         return link;
458                 }
459         } else {
460                 link = &from;
461         }
462
463         /*
464          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
465          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
466          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
467          */
468         do {
469                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
470
471                 /*
472                  * During the traversal we also do some sanity check.
473                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
474                  * or full overlaps.
475                  */
476                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
477                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
478                         link = &(*link)->rb_left;
479                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
480                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
481                         link = &(*link)->rb_right;
482                 else
483                         BUG();
484         } while (*link);
485
486         *parent = &tmp_va->rb_node;
487         return link;
488 }
489
490 static __always_inline struct list_head *
491 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
492 {
493         struct list_head *list;
494
495         if (unlikely(!parent))
496                 /*
497                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
498                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
499                  * there is no free vmap space. Normally it does not
500                  * happen but we handle this case anyway.
501                  */
502                 return NULL;
503
504         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
505         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
506 }
507
508 static __always_inline void
509 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
510         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
511 {
512         /*
513          * VA is still not in the list, but we can
514          * identify its future previous list_head node.
515          */
516         if (likely(parent)) {
517                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
518                 if (&parent->rb_right != link)
519                         head = head->prev;
520         }
521
522         /* Insert to the rb-tree */
523         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
524         if (root == &free_vmap_area_root) {
525                 /*
526                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
527                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
528                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
529                  * It is because of we populate the tree from the bottom
530                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
531                  *
532                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
533                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
534                  * the correct order later on.
535                  */
536                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
537                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
538                 va->subtree_max_size = 0;
539         } else {
540                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
541         }
542
543         /* Address-sort this list */
544         list_add(&va->list, head);
545 }
546
547 static __always_inline void
548 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
549 {
550         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
551                 return;
552
553         if (root == &free_vmap_area_root)
554                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
555                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
556         else
557                 rb_erase(&va->rb_node, root);
558
559         list_del(&va->list);
560         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
561 }
562
563 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
564 static void
565 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
566 {
567         struct vmap_area *va;
568         struct rb_node *node;
569         unsigned long size;
570         bool found = false;
571
572         if (n == NULL)
573                 return;
574
575         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
576         size = va->subtree_max_size;
577         node = n;
578
579         while (node) {
580                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
581
582                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
583                         node = node->rb_left;
584                 } else {
585                         if (va_size(va) == size) {
586                                 found = true;
587                                 break;
588                         }
589
590                         node = node->rb_right;
591                 }
592         }
593
594         if (!found) {
595                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
596                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
597                         va_size(va), va->subtree_max_size);
598         }
599
600         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
601         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
602 }
603 #endif
604
605 /*
606  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
607  * levels starting from VA point. The propagation must be done
608  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
609  * in case of newly inserting of VA to the tree.
610  *
611  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
612  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
613  * - After VA has been shrunk(allocation path);
614  * - After VA has been increased(merging path).
615  *
616  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
617  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
618  * to the root node.
619  *
620  *       4--8
621  *        /\
622  *       /  \
623  *      /    \
624  *    2--2  8--8
625  *
626  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
627  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
628  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
629  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
630  * node becomes 4--6.
631  */
632 static __always_inline void
633 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
634 {
635         struct rb_node *node = &va->rb_node;
636         unsigned long new_va_sub_max_size;
637
638         while (node) {
639                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
640                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
641
642                 /*
643                  * If the newly calculated maximum available size of the
644                  * subtree is equal to the current one, then it means that
645                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
646                  * this point to save cycles.
647                  */
648                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
649                         break;
650
651                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
652                 node = rb_parent(&va->rb_node);
653         }
654
655 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
656         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
657 #endif
658 }
659
660 static void
661 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
662         struct rb_root *root, struct list_head *head)
663 {
664         struct rb_node **link;
665         struct rb_node *parent;
666
667         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
668         link_va(va, root, parent, link, head);
669 }
670
671 static void
672 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
673         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
674         struct list_head *head)
675 {
676         struct rb_node **link;
677         struct rb_node *parent;
678
679         if (from)
680                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
681         else
682                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
683
684         link_va(va, root, parent, link, head);
685         augment_tree_propagate_from(va);
686 }
687
688 /*
689  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
690  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
691  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
692  * freed.
693  */
694 static __always_inline struct vmap_area *
695 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
696         struct rb_root *root, struct list_head *head)
697 {
698         struct vmap_area *sibling;
699         struct list_head *next;
700         struct rb_node **link;
701         struct rb_node *parent;
702         bool merged = false;
703
704         /*
705          * Find a place in the tree where VA potentially will be
706          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
707          */
708         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
709
710         /*
711          * Get next node of VA to check if merging can be done.
712          */
713         next = get_va_next_sibling(parent, link);
714         if (unlikely(next == NULL))
715                 goto insert;
716
717         /*
718          * start            end
719          * |                |
720          * |<------VA------>|<-----Next----->|
721          *                  |                |
722          *                  start            end
723          */
724         if (next != head) {
725                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
726                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
727                         sibling->va_start = va->va_start;
728
729                         /* Check and update the tree if needed. */
730                         augment_tree_propagate_from(sibling);
731
732                         /* Free vmap_area object. */
733                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
734
735                         /* Point to the new merged area. */
736                         va = sibling;
737                         merged = true;
738                 }
739         }
740
741         /*
742          * start            end
743          * |                |
744          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
745          *                  |                |
746          *                  start            end
747          */
748         if (next->prev != head) {
749                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
750                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
751                         sibling->va_end = va->va_end;
752
753                         /* Check and update the tree if needed. */
754                         augment_tree_propagate_from(sibling);
755
756                         if (merged)
757                                 unlink_va(va, root);
758
759                         /* Free vmap_area object. */
760                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
761
762                         /* Point to the new merged area. */
763                         va = sibling;
764                         merged = true;
765                 }
766         }
767
768 insert:
769         if (!merged) {
770                 link_va(va, root, parent, link, head);
771                 augment_tree_propagate_from(va);
772         }
773
774         return va;
775 }
776
777 static __always_inline bool
778 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
779         unsigned long align, unsigned long vstart)
780 {
781         unsigned long nva_start_addr;
782
783         if (va->va_start > vstart)
784                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
785         else
786                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
787
788         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
789         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
790                         nva_start_addr < vstart)
791                 return false;
792
793         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
794 }
795
796 /*
797  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
798  * that will accomplish the request corresponding to passing
799  * parameters.
800  */
801 static __always_inline struct vmap_area *
802 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
803         unsigned long align, unsigned long vstart)
804 {
805         struct vmap_area *va;
806         struct rb_node *node;
807         unsigned long length;
808
809         /* Start from the root. */
810         node = free_vmap_area_root.rb_node;
811
812         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
813         length = size + align - 1;
814
815         while (node) {
816                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
817
818                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
819                                 vstart < va->va_start) {
820                         node = node->rb_left;
821                 } else {
822                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
823                                 return va;
824
825                         /*
826                          * Does not make sense to go deeper towards the right
827                          * sub-tree if it does not have a free block that is
828                          * equal or bigger to the requested search length.
829                          */
830                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
831                                 node = node->rb_right;
832                                 continue;
833                         }
834
835                         /*
836                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
837                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
838                          * only once due to "vstart" restriction.
839                          */
840                         while ((node = rb_parent(node))) {
841                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
842                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
843                                         return va;
844
845                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
846                                                 vstart <= va->va_start) {
847                                         node = node->rb_right;
848                                         break;
849                                 }
850                         }
851                 }
852         }
853
854         return NULL;
855 }
856
857 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
858 #include <linux/random.h>
859
860 static struct vmap_area *
861 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
862         unsigned long align, unsigned long vstart)
863 {
864         struct vmap_area *va;
865
866         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
867                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
868                         continue;
869
870                 return va;
871         }
872
873         return NULL;
874 }
875
876 static void
877 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
878 {
879         struct vmap_area *va_1, *va_2;
880         unsigned long vstart;
881         unsigned int rnd;
882
883         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
884         vstart = VMALLOC_START + rnd;
885
886         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
887         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
888
889         if (va_1 != va_2)
890                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
891                         va_1, va_2, vstart);
892 }
893 #endif
894
895 enum fit_type {
896         NOTHING_FIT = 0,
897         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
898         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
899         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
900         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
901 };
902
903 static __always_inline enum fit_type
904 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
905         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
906 {
907         enum fit_type type;
908
909         /* Check if it is within VA. */
910         if (nva_start_addr < va->va_start ||
911                         nva_start_addr + size > va->va_end)
912                 return NOTHING_FIT;
913
914         /* Now classify. */
915         if (va->va_start == nva_start_addr) {
916                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
917                         type = FL_FIT_TYPE;
918                 else
919                         type = LE_FIT_TYPE;
920         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
921                 type = RE_FIT_TYPE;
922         } else {
923                 type = NE_FIT_TYPE;
924         }
925
926         return type;
927 }
928
929 static __always_inline int
930 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
931         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
932         enum fit_type type)
933 {
934         struct vmap_area *lva = NULL;
935
936         if (type == FL_FIT_TYPE) {
937                 /*
938                  * No need to split VA, it fully fits.
939                  *
940                  * |               |
941                  * V      NVA      V
942                  * |---------------|
943                  */
944                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
945                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
946         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
947                 /*
948                  * Split left edge of fit VA.
949                  *
950                  * |       |
951                  * V  NVA  V   R
952                  * |-------|-------|
953                  */
954                 va->va_start += size;
955         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
956                 /*
957                  * Split right edge of fit VA.
958                  *
959                  *         |       |
960                  *     L   V  NVA  V
961                  * |-------|-------|
962                  */
963                 va->va_end = nva_start_addr;
964         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
965                 /*
966                  * Split no edge of fit VA.
967                  *
968                  *     |       |
969                  *   L V  NVA  V R
970                  * |---|-------|---|
971                  */
972                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
973                 if (unlikely(!lva)) {
974                         /*
975                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
976                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
977                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
978                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
979                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
980                          * are its main fitting cases.
981                          *
982                          * There are a few exceptions though, as an example it is
983                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
984                          * big free space that has to be split.
985                          *
986                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
987                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
988                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
989                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
990                          * split purpose. That is rare and most time does not
991                          * occur.
992                          *
993                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
994                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
995                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
996                          * triggered to repeat one more time. See more details
997                          * in alloc_vmap_area() function.
998                          */
999                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1000                         if (!lva)
1001                                 return -1;
1002                 }
1003
1004                 /*
1005                  * Build the remainder.
1006                  */
1007                 lva->va_start = va->va_start;
1008                 lva->va_end = nva_start_addr;
1009
1010                 /*
1011                  * Shrink this VA to remaining size.
1012                  */
1013                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1014         } else {
1015                 return -1;
1016         }
1017
1018         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1019                 augment_tree_propagate_from(va);
1020
1021                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1022                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1023                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1024         }
1025
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 /*
1030  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1031  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1032  */
1033 static __always_inline unsigned long
1034 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1035         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1036 {
1037         unsigned long nva_start_addr;
1038         struct vmap_area *va;
1039         enum fit_type type;
1040         int ret;
1041
1042         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1043         if (unlikely(!va))
1044                 return vend;
1045
1046         if (va->va_start > vstart)
1047                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1048         else
1049                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1050
1051         /* Check the "vend" restriction. */
1052         if (nva_start_addr + size > vend)
1053                 return vend;
1054
1055         /* Classify what we have found. */
1056         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1057         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1058                 return vend;
1059
1060         /* Update the free vmap_area. */
1061         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1062         if (ret)
1063                 return vend;
1064
1065 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1066         find_vmap_lowest_match_check(size);
1067 #endif
1068
1069         return nva_start_addr;
1070 }
1071
1072 /*
1073  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1074  */
1075 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1076 {
1077         /*
1078          * Remove from the busy tree/list.
1079          */
1080         spin_lock(&vmap_area_lock);
1081         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1082         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1083
1084         /*
1085          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1086          */
1087         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1088         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1089         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1094  * vstart and vend.
1095  */
1096 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1097                                 unsigned long align,
1098                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1099                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1100 {
1101         struct vmap_area *va, *pva;
1102         unsigned long addr;
1103         int purged = 0;
1104         int ret;
1105
1106         BUG_ON(!size);
1107         BUG_ON(offset_in_page(size));
1108         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1109
1110         if (unlikely(!vmap_initialized))
1111                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1112
1113         might_sleep();
1114         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1115
1116         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1117         if (unlikely(!va))
1118                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1119
1120         /*
1121          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1122          * to avoid false negatives.
1123          */
1124         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1125
1126 retry:
1127         /*
1128          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1129          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1130          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1131          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1132          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1133          * race until the below spinlock is taken.
1134          *
1135          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1136          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1137          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1138          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1139          *
1140          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1141          */
1142         pva = NULL;
1143
1144         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1145                 /*
1146                  * Even if it fails we do not really care about that.
1147                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1148                  * will refill the cache we allocate from.
1149                  */
1150                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1151
1152         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1153
1154         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1155                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1156
1157         /*
1158          * If an allocation fails, the "vend" address is
1159          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1160          */
1161         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1162         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1163
1164         if (unlikely(addr == vend))
1165                 goto overflow;
1166
1167         va->va_start = addr;
1168         va->va_end = addr + size;
1169         va->vm = NULL;
1170
1171
1172         spin_lock(&vmap_area_lock);
1173         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1174         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1175
1176         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1177         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1178         BUG_ON(va->va_end > vend);
1179
1180         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1181         if (ret) {
1182                 free_vmap_area(va);
1183                 return ERR_PTR(ret);
1184         }
1185
1186         return va;
1187
1188 overflow:
1189         if (!purged) {
1190                 purge_vmap_area_lazy();
1191                 purged = 1;
1192                 goto retry;
1193         }
1194
1195         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1196                 unsigned long freed = 0;
1197                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1198                 if (freed > 0) {
1199                         purged = 0;
1200                         goto retry;
1201                 }
1202         }
1203
1204         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1205                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1206                         size);
1207
1208         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1209         return ERR_PTR(-EBUSY);
1210 }
1211
1212 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1213 {
1214         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1215 }
1216 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1217
1218 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1219 {
1220         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1221 }
1222 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1223
1224 /*
1225  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
1226  */
1227 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1228 {
1229         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1234  * before attempting to purge with a TLB flush.
1235  *
1236  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1237  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1238  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1239  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1240  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1241  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1242  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1243  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1244  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1245  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1246  * becomes a problem on bigger systems.
1247  */
1248 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1249 {
1250         unsigned int log;
1251
1252         log = fls(num_online_cpus());
1253
1254         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1255 }
1256
1257 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1258
1259 /*
1260  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1261  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1262  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1263  */
1264 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1265
1266 /* for per-CPU blocks */
1267 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1268
1269 /*
1270  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1271  * immediately freed.
1272  */
1273 void set_iounmap_nonlazy(void)
1274 {
1275         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1276 }
1277
1278 /*
1279  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1280  */
1281 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1282 {
1283         unsigned long resched_threshold;
1284         struct llist_node *valist;
1285         struct vmap_area *va;
1286         struct vmap_area *n_va;
1287
1288         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1289
1290         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1291         if (unlikely(valist == NULL))
1292                 return false;
1293
1294         /*
1295          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1296          * before they are freed.
1297          */
1298         vmalloc_sync_all();
1299
1300         /*
1301          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1302          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1303          */
1304         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1305                 if (va->va_start < start)
1306                         start = va->va_start;
1307                 if (va->va_end > end)
1308                         end = va->va_end;
1309         }
1310
1311         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1312         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1313
1314         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1315         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1316                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1317                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1318                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1319
1320                 /*
1321                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1322                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1323                  * anything.
1324                  */
1325                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1326                                             &free_vmap_area_list);
1327
1328                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1329                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1330                                               va->va_start, va->va_end);
1331
1332                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1333
1334                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1335                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1336         }
1337         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1338         return true;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1343  * is already purging.
1344  */
1345 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1346 {
1347         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1348                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1349                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1350         }
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1355  */
1356 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1357 {
1358         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1359         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1360         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1361         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1366  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1367  * previously.
1368  */
1369 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1370 {
1371         unsigned long nr_lazy;
1372
1373         spin_lock(&vmap_area_lock);
1374         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1375         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1376
1377         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1378                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1379
1380         /* After this point, we may free va at any time */
1381         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1382
1383         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1384                 try_purge_vmap_area_lazy();
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Free and unmap a vmap area
1389  */
1390 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1391 {
1392         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1393         unmap_vmap_area(va);
1394         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1395                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1396
1397         free_vmap_area_noflush(va);
1398 }
1399
1400 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1401 {
1402         struct vmap_area *va;
1403
1404         spin_lock(&vmap_area_lock);
1405         va = __find_vmap_area(addr);
1406         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1407
1408         return va;
1409 }
1410
1411 /*** Per cpu kva allocator ***/
1412
1413 /*
1414  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1415  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1416  */
1417 /*
1418  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1419  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1420  * instead (we just need a rough idea)
1421  */
1422 #if BITS_PER_LONG == 32
1423 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1424 #else
1425 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1426 #endif
1427
1428 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1429 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1430 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1431 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1432 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1433 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1434 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1435                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1436                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1437                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1438
1439 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1440
1441 struct vmap_block_queue {
1442         spinlock_t lock;
1443         struct list_head free;
1444 };
1445
1446 struct vmap_block {
1447         spinlock_t lock;
1448         struct vmap_area *va;
1449         unsigned long free, dirty;
1450         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1451         struct list_head free_list;
1452         struct rcu_head rcu_head;
1453         struct list_head purge;
1454 };
1455
1456 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1457 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1458
1459 /*
1460  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1461  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1462  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1463  */
1464 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1465 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1466
1467 /*
1468  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1469  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1470  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1471  * big problem.
1472  */
1473
1474 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1475 {
1476         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1477         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1478         return addr;
1479 }
1480
1481 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1482 {
1483         unsigned long addr;
1484
1485         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1486         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1487         return (void *)addr;
1488 }
1489
1490 /**
1491  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1492  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1493  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1494  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1495  *
1496  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1497  */
1498 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1499 {
1500         struct vmap_block_queue *vbq;
1501         struct vmap_block *vb;
1502         struct vmap_area *va;
1503         unsigned long vb_idx;
1504         int node, err;
1505         void *vaddr;
1506
1507         node = numa_node_id();
1508
1509         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1510                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1511         if (unlikely(!vb))
1512                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1513
1514         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1515                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1516                                         node, gfp_mask);
1517         if (IS_ERR(va)) {
1518                 kfree(vb);
1519                 return ERR_CAST(va);
1520         }
1521
1522         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1523         if (unlikely(err)) {
1524                 kfree(vb);
1525                 free_vmap_area(va);
1526                 return ERR_PTR(err);
1527         }
1528
1529         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1530         spin_lock_init(&vb->lock);
1531         vb->va = va;
1532         /* At least something should be left free */
1533         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1534         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1535         vb->dirty = 0;
1536         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1537         vb->dirty_max = 0;
1538         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1539
1540         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1541         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1542         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1543         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1544         BUG_ON(err);
1545         radix_tree_preload_end();
1546
1547         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1548         spin_lock(&vbq->lock);
1549         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1550         spin_unlock(&vbq->lock);
1551         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1552
1553         return vaddr;
1554 }
1555
1556 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1557 {
1558         struct vmap_block *tmp;
1559         unsigned long vb_idx;
1560
1561         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1562         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1563         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1564         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1565         BUG_ON(tmp != vb);
1566
1567         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1568         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1569 }
1570
1571 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1572 {
1573         LIST_HEAD(purge);
1574         struct vmap_block *vb;
1575         struct vmap_block *n_vb;
1576         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1577
1578         rcu_read_lock();
1579         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1580
1581                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1582                         continue;
1583
1584                 spin_lock(&vb->lock);
1585                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1586                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1587                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1588                         vb->dirty_min = 0;
1589                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1590                         spin_lock(&vbq->lock);
1591                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1592                         spin_unlock(&vbq->lock);
1593                         spin_unlock(&vb->lock);
1594                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1595                 } else
1596                         spin_unlock(&vb->lock);
1597         }
1598         rcu_read_unlock();
1599
1600         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1601                 list_del(&vb->purge);
1602                 free_vmap_block(vb);
1603         }
1604 }
1605
1606 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1607 {
1608         int cpu;
1609
1610         for_each_possible_cpu(cpu)
1611                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1612 }
1613
1614 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1615 {
1616         struct vmap_block_queue *vbq;
1617         struct vmap_block *vb;
1618         void *vaddr = NULL;
1619         unsigned int order;
1620
1621         BUG_ON(offset_in_page(size));
1622         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1623         if (WARN_ON(size == 0)) {
1624                 /*
1625                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1626                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1627                  * early.
1628                  */
1629                 return NULL;
1630         }
1631         order = get_order(size);
1632
1633         rcu_read_lock();
1634         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1635         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1636                 unsigned long pages_off;
1637
1638                 spin_lock(&vb->lock);
1639                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1640                         spin_unlock(&vb->lock);
1641                         continue;
1642                 }
1643
1644                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1645                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1646                 vb->free -= 1UL << order;
1647                 if (vb->free == 0) {
1648                         spin_lock(&vbq->lock);
1649                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1650                         spin_unlock(&vbq->lock);
1651                 }
1652
1653                 spin_unlock(&vb->lock);
1654                 break;
1655         }
1656
1657         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1658         rcu_read_unlock();
1659
1660         /* Allocate new block if nothing was found */
1661         if (!vaddr)
1662                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1663
1664         return vaddr;
1665 }
1666
1667 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1668 {
1669         unsigned long offset;
1670         unsigned long vb_idx;
1671         unsigned int order;
1672         struct vmap_block *vb;
1673
1674         BUG_ON(offset_in_page(size));
1675         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1676
1677         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1678
1679         order = get_order(size);
1680
1681         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1682         offset >>= PAGE_SHIFT;
1683
1684         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1685         rcu_read_lock();
1686         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1687         rcu_read_unlock();
1688         BUG_ON(!vb);
1689
1690         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1691
1692         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1693                 flush_tlb_kernel_range((unsigned long)addr,
1694                                         (unsigned long)addr + size);
1695
1696         spin_lock(&vb->lock);
1697
1698         /* Expand dirty range */
1699         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1700         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1701
1702         vb->dirty += 1UL << order;
1703         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1704                 BUG_ON(vb->free);
1705                 spin_unlock(&vb->lock);
1706                 free_vmap_block(vb);
1707         } else
1708                 spin_unlock(&vb->lock);
1709 }
1710
1711 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1712 {
1713         int cpu;
1714
1715         if (unlikely(!vmap_initialized))
1716                 return;
1717
1718         might_sleep();
1719
1720         for_each_possible_cpu(cpu) {
1721                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1722                 struct vmap_block *vb;
1723
1724                 rcu_read_lock();
1725                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1726                         spin_lock(&vb->lock);
1727                         if (vb->dirty) {
1728                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1729                                 unsigned long s, e;
1730
1731                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1732                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1733
1734                                 start = min(s, start);
1735                                 end   = max(e, end);
1736
1737                                 flush = 1;
1738                         }
1739                         spin_unlock(&vb->lock);
1740                 }
1741                 rcu_read_unlock();
1742         }
1743
1744         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1745         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1746         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1747                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1748         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1749 }
1750
1751 /**
1752  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1753  *
1754  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1755  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1756  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1757  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1758  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1759  *
1760  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1761  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1762  * from the vmap layer.
1763  */
1764 void vm_unmap_aliases(void)
1765 {
1766         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1767         int flush = 0;
1768
1769         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1770 }
1771 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1772
1773 /**
1774  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1775  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1776  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1777  */
1778 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1779 {
1780         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1781         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1782         struct vmap_area *va;
1783
1784         might_sleep();
1785         BUG_ON(!addr);
1786         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1787         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1788         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1789
1790         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1791
1792         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1793                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1794                 vb_free(mem, size);
1795                 return;
1796         }
1797
1798         va = find_vmap_area(addr);
1799         BUG_ON(!va);
1800         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1801                                     (va->va_end - va->va_start));
1802         free_unmap_vmap_area(va);
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1805
1806 /**
1807  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1808  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1809  * @count: number of pages
1810  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1811  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1812  *
1813  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1814  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1815  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1816  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1817  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1818  *
1819  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1820  */
1821 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1822 {
1823         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1824         unsigned long addr;
1825         void *mem;
1826
1827         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1828                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1829                 if (IS_ERR(mem))
1830                         return NULL;
1831                 addr = (unsigned long)mem;
1832         } else {
1833                 struct vmap_area *va;
1834                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1835                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1836                 if (IS_ERR(va))
1837                         return NULL;
1838
1839                 addr = va->va_start;
1840                 mem = (void *)addr;
1841         }
1842
1843         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1844
1845         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1846                 vm_unmap_ram(mem, count);
1847                 return NULL;
1848         }
1849         return mem;
1850 }
1851 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1852
1853 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1854
1855 /**
1856  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1857  * @vm: vm_struct to add
1858  *
1859  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1860  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1861  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1862  *
1863  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1864  */
1865 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1866 {
1867         struct vm_struct *tmp, **p;
1868
1869         BUG_ON(vmap_initialized);
1870         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1871                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1872                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1873                         break;
1874                 } else
1875                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1876         }
1877         vm->next = *p;
1878         *p = vm;
1879 }
1880
1881 /**
1882  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1883  * @vm: vm_struct to register
1884  * @align: requested alignment
1885  *
1886  * This function is used to register kernel vm area before
1887  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1888  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1889  * vm->addr contains the allocated address.
1890  *
1891  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1892  */
1893 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1894 {
1895         static size_t vm_init_off __initdata;
1896         unsigned long addr;
1897
1898         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1899         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1900
1901         vm->addr = (void *)addr;
1902
1903         vm_area_add_early(vm);
1904 }
1905
1906 static void vmap_init_free_space(void)
1907 {
1908         unsigned long vmap_start = 1;
1909         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1910         struct vmap_area *busy, *free;
1911
1912         /*
1913          *     B     F     B     B     B     F
1914          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1915          *  |           The KVA space           |
1916          *  |<--------------------------------->|
1917          */
1918         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1919                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1920                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1921                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1922                                 free->va_start = vmap_start;
1923                                 free->va_end = busy->va_start;
1924
1925                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1926                                         &free_vmap_area_root,
1927                                                 &free_vmap_area_list);
1928                         }
1929                 }
1930
1931                 vmap_start = busy->va_end;
1932         }
1933
1934         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1935                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1936                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1937                         free->va_start = vmap_start;
1938                         free->va_end = vmap_end;
1939
1940                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1941                                 &free_vmap_area_root,
1942                                         &free_vmap_area_list);
1943                 }
1944         }
1945 }
1946
1947 void __init vmalloc_init(void)
1948 {
1949         struct vmap_area *va;
1950         struct vm_struct *tmp;
1951         int i;
1952
1953         /*
1954          * Create the cache for vmap_area objects.
1955          */
1956         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1957
1958         for_each_possible_cpu(i) {
1959                 struct vmap_block_queue *vbq;
1960                 struct vfree_deferred *p;
1961
1962                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1963                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1964                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1965                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1966                 init_llist_head(&p->list);
1967                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1968         }
1969
1970         /* Import existing vmlist entries. */
1971         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1972                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1973                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1974                         continue;
1975
1976                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1977                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1978                 va->vm = tmp;
1979                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1980         }
1981
1982         /*
1983          * Now we can initialize a free vmap space.
1984          */
1985         vmap_init_free_space();
1986         vmap_initialized = true;
1987 }
1988
1989 /**
1990  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1991  * @addr: start of the VM area to map
1992  * @size: size of the VM area to map
1993  * @prot: page protection flags to use
1994  * @pages: pages to map
1995  *
1996  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1997  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1998  * friends.
1999  *
2000  * NOTE:
2001  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
2002  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
2003  * before calling this function.
2004  *
2005  * RETURNS:
2006  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
2007  */
2008 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
2009                              pgprot_t prot, struct page **pages)
2010 {
2011         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
2012 }
2013
2014 /**
2015  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
2016  * @addr: start of the VM area to unmap
2017  * @size: size of the VM area to unmap
2018  *
2019  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
2020  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
2021  * friends.
2022  *
2023  * NOTE:
2024  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
2025  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
2026  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
2027  */
2028 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
2029 {
2030         vunmap_page_range(addr, addr + size);
2031 }
2032 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
2033
2034 /**
2035  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2036  * @addr: start of the VM area to unmap
2037  * @size: size of the VM area to unmap
2038  *
2039  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2040  * the unmapping and tlb after.
2041  */
2042 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2043 {
2044         unsigned long end = addr + size;
2045
2046         flush_cache_vunmap(addr, end);
2047         vunmap_page_range(addr, end);
2048         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2049 }
2050 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
2051
2052 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
2053 {
2054         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2055         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
2056         int err;
2057
2058         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
2059
2060         return err > 0 ? 0 : err;
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
2063
2064 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2065         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2066 {
2067         vm->flags = flags;
2068         vm->addr = (void *)va->va_start;
2069         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2070         vm->caller = caller;
2071         va->vm = vm;
2072 }
2073
2074 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2075                               unsigned long flags, const void *caller)
2076 {
2077         spin_lock(&vmap_area_lock);
2078         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2079         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2080 }
2081
2082 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2083 {
2084         /*
2085          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2086          * we should make sure that vm has proper values.
2087          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2088          */
2089         smp_wmb();
2090         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2091 }
2092
2093 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2094                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2095                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2096 {
2097         struct vmap_area *va;
2098         struct vm_struct *area;
2099         unsigned long requested_size = size;
2100
2101         BUG_ON(in_interrupt());
2102         size = PAGE_ALIGN(size);
2103         if (unlikely(!size))
2104                 return NULL;
2105
2106         if (flags & VM_IOREMAP)
2107                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2108                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2109
2110         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2111         if (unlikely(!area))
2112                 return NULL;
2113
2114         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2115                 size += PAGE_SIZE;
2116
2117         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2118         if (IS_ERR(va)) {
2119                 kfree(area);
2120                 return NULL;
2121         }
2122
2123         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2124
2125         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2126
2127         return area;
2128 }
2129
2130 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
2131                                 unsigned long start, unsigned long end)
2132 {
2133         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2134                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
2135 }
2136 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
2137
2138 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2139                                        unsigned long start, unsigned long end,
2140                                        const void *caller)
2141 {
2142         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2143                                   GFP_KERNEL, caller);
2144 }
2145
2146 /**
2147  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2148  * @size:        size of the area
2149  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2150  *
2151  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2152  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2153  * on success or %NULL on failure.
2154  *
2155  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2156  */
2157 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2158 {
2159         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2160                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2161                                   __builtin_return_address(0));
2162 }
2163
2164 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2165                                 const void *caller)
2166 {
2167         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2168                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2169 }
2170
2171 /**
2172  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2173  * @addr:         base address
2174  *
2175  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2176  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2177  * pointer valid.
2178  *
2179  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2180  */
2181 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2182 {
2183         struct vmap_area *va;
2184
2185         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2186         if (!va)
2187                 return NULL;
2188
2189         return va->vm;
2190 }
2191
2192 /**
2193  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2194  * @addr:           base address
2195  *
2196  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2197  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2198  * on SMP machines, except for its size or flags.
2199  *
2200  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2201  */
2202 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2203 {
2204         struct vmap_area *va;
2205
2206         might_sleep();
2207
2208         spin_lock(&vmap_area_lock);
2209         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2210         if (va && va->vm) {
2211                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2212
2213                 va->vm = NULL;
2214                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2215
2216                 kasan_free_shadow(vm);
2217                 free_unmap_vmap_area(va);
2218
2219                 return vm;
2220         }
2221
2222         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2223         return NULL;
2224 }
2225
2226 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2227                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2228 {
2229         int i;
2230
2231         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2232                 if (page_address(area->pages[i]))
2233                         set_direct_map(area->pages[i]);
2234 }
2235
2236 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2237 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2238 {
2239         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2240         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2241         int flush_dmap = 0;
2242         int i;
2243
2244         remove_vm_area(area->addr);
2245
2246         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2247         if (!flush_reset)
2248                 return;
2249
2250         /*
2251          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2252          * return.
2253          */
2254         if (!deallocate_pages) {
2255                 vm_unmap_aliases();
2256                 return;
2257         }
2258
2259         /*
2260          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2261          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2262          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2263          */
2264         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2265                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2266                 if (addr) {
2267                         start = min(addr, start);
2268                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2269                         flush_dmap = 1;
2270                 }
2271         }
2272
2273         /*
2274          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2275          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2276          * reset the direct map permissions to the default.
2277          */
2278         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2279         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2280         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2281 }
2282
2283 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2284 {
2285         struct vm_struct *area;
2286
2287         if (!addr)
2288                 return;
2289
2290         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2291                         addr))
2292                 return;
2293
2294         area = find_vm_area(addr);
2295         if (unlikely(!area)) {
2296                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2297                                 addr);
2298                 return;
2299         }
2300
2301         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2302         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2303
2304         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2305
2306         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2307
2308         if (deallocate_pages) {
2309                 int i;
2310
2311                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2312                         struct page *page = area->pages[i];
2313
2314                         BUG_ON(!page);
2315                         __free_pages(page, 0);
2316                 }
2317                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2318
2319                 kvfree(area->pages);
2320         }
2321
2322         kfree(area);
2323         return;
2324 }
2325
2326 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2327 {
2328         /*
2329          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2330          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2331          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2332          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2333          */
2334         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2335
2336         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2337                 schedule_work(&p->wq);
2338 }
2339
2340 /**
2341  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2342  * @addr:         memory base address
2343  *
2344  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2345  * except NMIs.
2346  */
2347 void vfree_atomic(const void *addr)
2348 {
2349         BUG_ON(in_nmi());
2350
2351         kmemleak_free(addr);
2352
2353         if (!addr)
2354                 return;
2355         __vfree_deferred(addr);
2356 }
2357
2358 static void __vfree(const void *addr)
2359 {
2360         if (unlikely(in_interrupt()))
2361                 __vfree_deferred(addr);
2362         else
2363                 __vunmap(addr, 1);
2364 }
2365
2366 /**
2367  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2368  * @addr:  memory base address
2369  *
2370  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2371  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2372  * NULL, no operation is performed.
2373  *
2374  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2375  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2376  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2377  *
2378  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2379  *
2380  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2381  */
2382 void vfree(const void *addr)
2383 {
2384         BUG_ON(in_nmi());
2385
2386         kmemleak_free(addr);
2387
2388         might_sleep_if(!in_interrupt());
2389
2390         if (!addr)
2391                 return;
2392
2393         __vfree(addr);
2394 }
2395 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2396
2397 /**
2398  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2399  * @addr:   memory base address
2400  *
2401  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2402  * which was created from the page array passed to vmap().
2403  *
2404  * Must not be called in interrupt context.
2405  */
2406 void vunmap(const void *addr)
2407 {
2408         BUG_ON(in_interrupt());
2409         might_sleep();
2410         if (addr)
2411                 __vunmap(addr, 0);
2412 }
2413 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2414
2415 /**
2416  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2417  * @pages: array of page pointers
2418  * @count: number of pages to map
2419  * @flags: vm_area->flags
2420  * @prot: page protection for the mapping
2421  *
2422  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2423  * space.
2424  *
2425  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2426  */
2427 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2428            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2429 {
2430         struct vm_struct *area;
2431         unsigned long size;             /* In bytes */
2432
2433         might_sleep();
2434
2435         if (count > totalram_pages())
2436                 return NULL;
2437
2438         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2439         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2440         if (!area)
2441                 return NULL;
2442
2443         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
2444                 vunmap(area->addr);
2445                 return NULL;
2446         }
2447
2448         return area->addr;
2449 }
2450 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2451
2452 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2453                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2454                             int node, const void *caller);
2455 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2456                                  pgprot_t prot, int node)
2457 {
2458         struct page **pages;
2459         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2460         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2461         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2462         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2463                                         0 :
2464                                         __GFP_HIGHMEM;
2465
2466         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2467         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2468
2469         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2470         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2471                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2472                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
2473         } else {
2474                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2475         }
2476
2477         if (!pages) {
2478                 remove_vm_area(area->addr);
2479                 kfree(area);
2480                 return NULL;
2481         }
2482
2483         area->pages = pages;
2484         area->nr_pages = nr_pages;
2485
2486         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2487                 struct page *page;
2488
2489                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2490                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2491                 else
2492                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2493
2494                 if (unlikely(!page)) {
2495                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2496                         area->nr_pages = i;
2497                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2498                         goto fail;
2499                 }
2500                 area->pages[i] = page;
2501                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2502                         cond_resched();
2503         }
2504         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2505
2506         if (map_vm_area(area, prot, pages))
2507                 goto fail;
2508         return area->addr;
2509
2510 fail:
2511         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2512                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2513                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2514         __vfree(area->addr);
2515         return NULL;
2516 }
2517
2518 /**
2519  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2520  * @size:                 allocation size
2521  * @align:                desired alignment
2522  * @start:                vm area range start
2523  * @end:                  vm area range end
2524  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2525  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2526  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2527  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2528  * @caller:               caller's return address
2529  *
2530  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2531  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2532  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2533  *
2534  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2535  */
2536 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2537                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2538                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2539                         const void *caller)
2540 {
2541         struct vm_struct *area;
2542         void *addr;
2543         unsigned long real_size = size;
2544
2545         size = PAGE_ALIGN(size);
2546         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2547                 goto fail;
2548
2549         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2550                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2551         if (!area)
2552                 goto fail;
2553
2554         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2555         if (!addr)
2556                 return NULL;
2557
2558         /*
2559          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2560          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2561          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2562          */
2563         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2564
2565         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2566
2567         return addr;
2568
2569 fail:
2570         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2571                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2572         return NULL;
2573 }
2574
2575 /*
2576  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2577  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2578  * than that.
2579  */
2580 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2581 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node_range);
2582 #endif
2583
2584 /**
2585  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2586  * @size:           allocation size
2587  * @align:          desired alignment
2588  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2589  * @prot:           protection mask for the allocated pages
2590  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2591  * @caller:         caller's return address
2592  *
2593  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2594  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2595  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2596  *
2597  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2598  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2599  *
2600  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2601  * with mm people.
2602  *
2603  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2604  */
2605 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2606                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2607                             int node, const void *caller)
2608 {
2609         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2610                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
2611 }
2612
2613 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
2614 {
2615         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
2616                                 __builtin_return_address(0));
2617 }
2618 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2619
2620 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
2621                                         int node, gfp_t flags)
2622 {
2623         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
2624                                         node, __builtin_return_address(0));
2625 }
2626
2627
2628 void *__vmalloc_node_flags_caller(unsigned long size, int node, gfp_t flags,
2629                                   void *caller)
2630 {
2631         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL, node, caller);
2632 }
2633
2634 /**
2635  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2636  * @size:    allocation size
2637  *
2638  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2639  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2640  *
2641  * For tight control over page level allocator and protection flags
2642  * use __vmalloc() instead.
2643  *
2644  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2645  */
2646 void *vmalloc(unsigned long size)
2647 {
2648         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2649                                     GFP_KERNEL);
2650 }
2651 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2652
2653 /**
2654  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2655  * @size:    allocation size
2656  *
2657  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2658  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2659  * The memory allocated is set to zero.
2660  *
2661  * For tight control over page level allocator and protection flags
2662  * use __vmalloc() instead.
2663  *
2664  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2665  */
2666 void *vzalloc(unsigned long size)
2667 {
2668         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2669                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2670 }
2671 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2672
2673 /**
2674  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2675  * @size: allocation size
2676  *
2677  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2678  * without leaking data.
2679  *
2680  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2681  */
2682 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2683 {
2684         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2685                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2686                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2687                                     __builtin_return_address(0));
2688 }
2689 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2690
2691 /**
2692  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2693  * @size:         allocation size
2694  * @node:         numa node
2695  *
2696  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2697  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2698  *
2699  * For tight control over page level allocator and protection flags
2700  * use __vmalloc() instead.
2701  *
2702  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2703  */
2704 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2705 {
2706         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL,
2707                                         node, __builtin_return_address(0));
2708 }
2709 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2710
2711 /**
2712  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2713  * @size:       allocation size
2714  * @node:       numa node
2715  *
2716  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2717  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2718  * The memory allocated is set to zero.
2719  *
2720  * For tight control over page level allocator and protection flags
2721  * use __vmalloc_node() instead.
2722  *
2723  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2724  */
2725 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2726 {
2727         return __vmalloc_node_flags(size, node,
2728                          GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2729 }
2730 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2731
2732 /**
2733  * vmalloc_user_node_flags - allocate memory for userspace on a specific node
2734  * @size: allocation size
2735  * @node: numa node
2736  * @flags: flags for the page level allocator
2737  *
2738  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2739  * without leaking data.
2740  *
2741  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2742  */
2743 void *vmalloc_user_node_flags(unsigned long size, int node, gfp_t flags)
2744 {
2745         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2746                                     flags | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2747                                     VM_USERMAP, node,
2748                                     __builtin_return_address(0));
2749 }
2750 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user_node_flags);
2751
2752 /**
2753  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2754  * @size:         allocation size
2755  *
2756  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2757  * the page level allocator and map them into contiguous and
2758  * executable kernel virtual space.
2759  *
2760  * For tight control over page level allocator and protection flags
2761  * use __vmalloc() instead.
2762  *
2763  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2764  */
2765 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2766 {
2767         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2768                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2769                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2770 }
2771
2772 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2773 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2774 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2775 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2776 #else
2777 /*
2778  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2779  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2780  */
2781 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2782 #endif
2783
2784 /**
2785  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2786  * @size:       allocation size
2787  *
2788  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2789  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2790  *
2791  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2792  */
2793 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2794 {
2795         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
2796                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2797 }
2798 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2799
2800 /**
2801  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2802  * @size:            allocation size
2803  *
2804  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2805  * mapped to userspace without leaking data.
2806  *
2807  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2808  */
2809 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2810 {
2811         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2812                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2813                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2814                                     __builtin_return_address(0));
2815 }
2816 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2817
2818 /*
2819  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2820  * If the page is not present, fill zero.
2821  */
2822
2823 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2824 {
2825         struct page *p;
2826         int copied = 0;
2827
2828         while (count) {
2829                 unsigned long offset, length;
2830
2831                 offset = offset_in_page(addr);
2832                 length = PAGE_SIZE - offset;
2833                 if (length > count)
2834                         length = count;
2835                 p = vmalloc_to_page(addr);
2836                 /*
2837                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2838                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2839                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2840                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2841                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2842                  */
2843                 if (p) {
2844                         /*
2845                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2846                          * function description)
2847                          */
2848                         void *map = kmap_atomic(p);
2849                         memcpy(buf, map + offset, length);
2850                         kunmap_atomic(map);
2851                 } else
2852                         memset(buf, 0, length);
2853
2854                 addr += length;
2855                 buf += length;
2856                 copied += length;
2857                 count -= length;
2858         }
2859         return copied;
2860 }
2861
2862 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2863 {
2864         struct page *p;
2865         int copied = 0;
2866
2867         while (count) {
2868                 unsigned long offset, length;
2869
2870                 offset = offset_in_page(addr);
2871                 length = PAGE_SIZE - offset;
2872                 if (length > count)
2873                         length = count;
2874                 p = vmalloc_to_page(addr);
2875                 /*
2876                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2877                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2878                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2879                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2880                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2881                  */
2882                 if (p) {
2883                         /*
2884                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2885                          * function description)
2886                          */
2887                         void *map = kmap_atomic(p);
2888                         memcpy(map + offset, buf, length);
2889                         kunmap_atomic(map);
2890                 }
2891                 addr += length;
2892                 buf += length;
2893                 copied += length;
2894                 count -= length;
2895         }
2896         return copied;
2897 }
2898
2899 /**
2900  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2901  * @buf:     buffer for reading data
2902  * @addr:    vm address.
2903  * @count:   number of bytes to be read.
2904  *
2905  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2906  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2907  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2908  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2909  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2910  *
2911  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2912  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2913  *
2914  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2915  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2916  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2917  * any information, as /dev/kmem.
2918  *
2919  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2920  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2921  * include any intersection with valid vmalloc area
2922  */
2923 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2924 {
2925         struct vmap_area *va;
2926         struct vm_struct *vm;
2927         char *vaddr, *buf_start = buf;
2928         unsigned long buflen = count;
2929         unsigned long n;
2930
2931         /* Don't allow overflow */
2932         if ((unsigned long) addr + count < count)
2933                 count = -(unsigned long) addr;
2934
2935         spin_lock(&vmap_area_lock);
2936         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2937                 if (!count)
2938                         break;
2939
2940                 if (!va->vm)
2941                         continue;
2942
2943                 vm = va->vm;
2944                 vaddr = (char *) vm->addr;
2945                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2946                         continue;
2947                 while (addr < vaddr) {
2948                         if (count == 0)
2949                                 goto finished;
2950                         *buf = '\0';
2951                         buf++;
2952                         addr++;
2953                         count--;
2954                 }
2955                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2956                 if (n > count)
2957                         n = count;
2958                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2959                         aligned_vread(buf, addr, n);
2960                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2961                         memset(buf, 0, n);
2962                 buf += n;
2963                 addr += n;
2964                 count -= n;
2965         }
2966 finished:
2967         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2968
2969         if (buf == buf_start)
2970                 return 0;
2971         /* zero-fill memory holes */
2972         if (buf != buf_start + buflen)
2973                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2974
2975         return buflen;
2976 }
2977
2978 /**
2979  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2980  * @buf:      buffer for source data
2981  * @addr:     vm address.
2982  * @count:    number of bytes to be read.
2983  *
2984  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2985  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2986  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2987  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2988  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2989  *
2990  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2991  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2992  *
2993  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2994  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2995  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2996  * any information, as /dev/kmem.
2997  *
2998  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2999  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
3000  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
3001  */
3002 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3003 {
3004         struct vmap_area *va;
3005         struct vm_struct *vm;
3006         char *vaddr;
3007         unsigned long n, buflen;
3008         int copied = 0;
3009
3010         /* Don't allow overflow */
3011         if ((unsigned long) addr + count < count)
3012                 count = -(unsigned long) addr;
3013         buflen = count;
3014
3015         spin_lock(&vmap_area_lock);
3016         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
3017                 if (!count)
3018                         break;
3019
3020                 if (!va->vm)
3021                         continue;
3022
3023                 vm = va->vm;
3024                 vaddr = (char *) vm->addr;
3025                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3026                         continue;
3027                 while (addr < vaddr) {
3028                         if (count == 0)
3029                                 goto finished;
3030                         buf++;
3031                         addr++;
3032                         count--;
3033                 }
3034                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3035                 if (n > count)
3036                         n = count;
3037                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
3038                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
3039                         copied++;
3040                 }
3041                 buf += n;
3042                 addr += n;
3043                 count -= n;
3044         }
3045 finished:
3046         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3047         if (!copied)
3048                 return 0;
3049         return buflen;
3050 }
3051
3052 /**
3053  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3054  * @vma:                vma to cover
3055  * @uaddr:              target user address to start at
3056  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3057  * @size:               size of map area
3058  *
3059  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3060  *
3061  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3062  * and that it is big enough to cover the range starting at
3063  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3064  * met.
3065  *
3066  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3067  */
3068 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3069                                 void *kaddr, unsigned long size)
3070 {
3071         struct vm_struct *area;
3072
3073         size = PAGE_ALIGN(size);
3074
3075         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3076                 return -EINVAL;
3077
3078         area = find_vm_area(kaddr);
3079         if (!area)
3080                 return -EINVAL;
3081
3082         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3083                 return -EINVAL;
3084
3085         if (kaddr + size > area->addr + get_vm_area_size(area))
3086                 return -EINVAL;
3087
3088         do {
3089                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3090                 int ret;
3091
3092                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3093                 if (ret)
3094                         return ret;
3095
3096                 uaddr += PAGE_SIZE;
3097                 kaddr += PAGE_SIZE;
3098                 size -= PAGE_SIZE;
3099         } while (size > 0);
3100
3101         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3102
3103         return 0;
3104 }
3105 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3106
3107 /**
3108  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3109  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3110  * @addr:               vmalloc memory
3111  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3112  *
3113  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3114  *
3115  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3116  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3117  * that criteria isn't met.
3118  *
3119  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3120  */
3121 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3122                                                 unsigned long pgoff)
3123 {
3124         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3125                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
3126                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3127 }
3128 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3129
3130 /*
3131  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
3132  * have one.
3133  *
3134  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3135  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3136  */
3137 void __weak vmalloc_sync_all(void)
3138 {
3139 }
3140
3141
3142 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3143 {
3144         pte_t ***p = data;
3145
3146         if (p) {
3147                 *(*p) = pte;
3148                 (*p)++;
3149         }
3150         return 0;
3151 }
3152
3153 /**
3154  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3155  * @size:          size of the area
3156  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3157  *
3158  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3159  *
3160  * This function reserves a range of kernel address space, and
3161  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3162  * are created.
3163  *
3164  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3165  * allocated for the VM area are returned.
3166  */
3167 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3168 {
3169         struct vm_struct *area;
3170
3171         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3172                                 __builtin_return_address(0));
3173         if (area == NULL)
3174                 return NULL;
3175
3176         /*
3177          * This ensures that page tables are constructed for this region
3178          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3179          */
3180         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3181                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3182                 free_vm_area(area);
3183                 return NULL;
3184         }
3185
3186         return area;
3187 }
3188 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3189
3190 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3191 {
3192         struct vm_struct *ret;
3193         ret = remove_vm_area(area->addr);
3194         BUG_ON(ret != area);
3195         kfree(area);
3196 }
3197 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3198
3199 #ifdef CONFIG_SMP
3200 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3201 {
3202         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3203 }
3204
3205 /**
3206  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3207  * @addr: target address
3208  *
3209  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3210  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3211  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3212  *   if there are no any areas before @addr.
3213  */
3214 static struct vmap_area *
3215 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3216 {
3217         struct vmap_area *va, *tmp;
3218         struct rb_node *n;
3219
3220         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3221         va = NULL;
3222
3223         while (n) {
3224                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3225                 if (tmp->va_start <= addr) {
3226                         va = tmp;
3227                         if (tmp->va_end >= addr)
3228                                 break;
3229
3230                         n = n->rb_right;
3231                 } else {
3232                         n = n->rb_left;
3233                 }
3234         }
3235
3236         return va;
3237 }
3238
3239 /**
3240  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3241  * of free block below VMALLOC_END
3242  * @va:
3243  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3244  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3245  *
3246  * Returns: determined end address within vmap_area
3247  */
3248 static unsigned long
3249 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3250 {
3251         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3252         unsigned long addr;
3253
3254         if (likely(*va)) {
3255                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3256                                 &free_vmap_area_list, list) {
3257                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3258                         if ((*va)->va_start < addr)
3259                                 return addr;
3260                 }
3261         }
3262
3263         return 0;
3264 }
3265
3266 /**
3267  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3268  * @offsets: array containing offset of each area
3269  * @sizes: array containing size of each area
3270  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3271  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3272  *
3273  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3274  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3275  *
3276  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3277  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3278  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3279  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3280  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3281  * areas are allocated from top.
3282  *
3283  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3284  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3285  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3286  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3287  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3288  * and the result is returned.
3289  */
3290 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3291                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3292                                      size_t align)
3293 {
3294         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3295         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3296         struct vmap_area **vas, *va;
3297         struct vm_struct **vms;
3298         int area, area2, last_area, term_area;
3299         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3300         bool purged = false;
3301         enum fit_type type;
3302
3303         /* verify parameters and allocate data structures */
3304         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3305         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3306                 start = offsets[area];
3307                 end = start + sizes[area];
3308
3309                 /* is everything aligned properly? */
3310                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3311                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3312
3313                 /* detect the area with the highest address */
3314                 if (start > offsets[last_area])
3315                         last_area = area;
3316
3317                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3318                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3319                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3320
3321                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3322                 }
3323         }
3324         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3325
3326         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3327                 WARN_ON(true);
3328                 return NULL;
3329         }
3330
3331         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3332         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3333         if (!vas || !vms)
3334                 goto err_free2;
3335
3336         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3337                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3338                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3339                 if (!vas[area] || !vms[area])
3340                         goto err_free;
3341         }
3342 retry:
3343         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3344
3345         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3346         area = term_area = last_area;
3347         start = offsets[area];
3348         end = start + sizes[area];
3349
3350         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3351         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3352
3353         while (true) {
3354                 /*
3355                  * base might have underflowed, add last_end before
3356                  * comparing.
3357                  */
3358                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3359                         goto overflow;
3360
3361                 /*
3362                  * Fitting base has not been found.
3363                  */
3364                 if (va == NULL)
3365                         goto overflow;
3366
3367                 /*
3368                  * If required width exeeds current VA block, move
3369                  * base downwards and then recheck.
3370                  */
3371                 if (base + end > va->va_end) {
3372                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3373                         term_area = area;
3374                         continue;
3375                 }
3376
3377                 /*
3378                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3379                  */
3380                 if (base + start < va->va_start) {
3381                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3382                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3383                         term_area = area;
3384                         continue;
3385                 }
3386
3387                 /*
3388                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3389                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3390                  */
3391                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3392                 if (area == term_area)
3393                         break;
3394
3395                 start = offsets[area];
3396                 end = start + sizes[area];
3397                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3398         }
3399
3400         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3401         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3402                 int ret;
3403
3404                 start = base + offsets[area];
3405                 size = sizes[area];
3406
3407                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3408                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3409                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3410                         goto recovery;
3411
3412                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3413                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3414                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3415                         goto recovery;
3416
3417                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3418                 if (unlikely(ret))
3419                         goto recovery;
3420
3421                 /* Allocated area. */
3422                 va = vas[area];
3423                 va->va_start = start;
3424                 va->va_end = start + size;
3425         }
3426
3427         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3428
3429         /* populate the kasan shadow space */
3430         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3431                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3432                         goto err_free_shadow;
3433
3434                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3435                                        sizes[area]);
3436         }
3437
3438         /* insert all vm's */
3439         spin_lock(&vmap_area_lock);
3440         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3441                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3442
3443                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3444                                  pcpu_get_vm_areas);
3445         }
3446         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3447
3448         kfree(vas);
3449         return vms;
3450
3451 recovery:
3452         /*
3453          * Remove previously allocated areas. There is no
3454          * need in removing these areas from the busy tree,
3455          * because they are inserted only on the final step
3456          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3457          */
3458         while (area--) {
3459                 orig_start = vas[area]->va_start;
3460                 orig_end = vas[area]->va_end;
3461                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3462                                             &free_vmap_area_list);
3463                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3464                                       va->va_start, va->va_end);
3465                 vas[area] = NULL;
3466         }
3467
3468 overflow:
3469         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3470         if (!purged) {
3471                 purge_vmap_area_lazy();
3472                 purged = true;
3473
3474                 /* Before "retry", check if we recover. */
3475                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3476                         if (vas[area])
3477                                 continue;
3478
3479                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3480                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3481                         if (!vas[area])
3482                                 goto err_free;
3483                 }
3484
3485                 goto retry;
3486         }
3487
3488 err_free:
3489         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3490                 if (vas[area])
3491                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3492
3493                 kfree(vms[area]);
3494         }
3495 err_free2:
3496         kfree(vas);
3497         kfree(vms);
3498         return NULL;
3499
3500 err_free_shadow:
3501         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3502         /*
3503          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3504          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3505          * being able to tolerate this case.
3506          */
3507         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3508                 orig_start = vas[area]->va_start;
3509                 orig_end = vas[area]->va_end;
3510                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3511                                             &free_vmap_area_list);
3512                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3513                                       va->va_start, va->va_end);
3514                 vas[area] = NULL;
3515                 kfree(vms[area]);
3516         }
3517         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3518         kfree(vas);
3519         kfree(vms);
3520         return NULL;
3521 }
3522
3523 /**
3524  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3525  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3526  * @nr_vms: the number of allocated areas
3527  *
3528  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3529  */
3530 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3531 {
3532         int i;
3533
3534         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3535                 free_vm_area(vms[i]);
3536         kfree(vms);
3537 }
3538 #endif  /* CONFIG_SMP */
3539
3540 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3541 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3542         __acquires(&vmap_purge_lock)
3543         __acquires(&vmap_area_lock)
3544 {
3545         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3546         spin_lock(&vmap_area_lock);
3547
3548         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3549 }
3550
3551 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3552 {
3553         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3554 }
3555
3556 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3557         __releases(&vmap_purge_lock)
3558         __releases(&vmap_area_lock)
3559 {
3560         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3561         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3562 }
3563
3564 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3565 {
3566         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3567                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3568
3569                 if (!counters)
3570                         return;
3571
3572                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3573                         return;
3574                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3575                 smp_rmb();
3576
3577                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3578
3579                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3580                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3581
3582                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3583                         if (counters[nr])
3584                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3585         }
3586 }
3587
3588 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3589 {
3590         struct llist_node *head;
3591         struct vmap_area *va;
3592
3593         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3594         if (head == NULL)
3595                 return;
3596
3597         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3598                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3599                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3600                         va->va_end - va->va_start);
3601         }
3602 }
3603
3604 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3605 {
3606         struct vmap_area *va;
3607         struct vm_struct *v;
3608
3609         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3610
3611         /*
3612          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3613          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3614          */
3615         if (!va->vm) {
3616                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3617                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3618                         va->va_end - va->va_start);
3619
3620                 return 0;
3621         }
3622
3623         v = va->vm;
3624
3625         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3626                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3627
3628         if (v->caller)
3629                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3630
3631         if (v->nr_pages)
3632                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3633
3634         if (v->phys_addr)
3635                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3636
3637         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3638                 seq_puts(m, " ioremap");
3639
3640         if (v->flags & VM_ALLOC)
3641                 seq_puts(m, " vmalloc");
3642
3643         if (v->flags & VM_MAP)
3644                 seq_puts(m, " vmap");
3645
3646         if (v->flags & VM_USERMAP)
3647                 seq_puts(m, " user");
3648
3649         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3650                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3651
3652         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3653                 seq_puts(m, " vpages");
3654
3655         show_numa_info(m, v);
3656         seq_putc(m, '\n');
3657
3658         /*
3659          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3660          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3661          * be address sorted, because the purge list is not
3662          * sorted.
3663          */
3664         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3665                 show_purge_info(m);
3666
3667         return 0;
3668 }
3669
3670 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3671         .start = s_start,
3672         .next = s_next,
3673         .stop = s_stop,
3674         .show = s_show,
3675 };
3676
3677 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3678 {
3679         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3680                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3681                                 &vmalloc_op,
3682                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3683         else
3684                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3685         return 0;
3686 }
3687 module_init(proc_vmalloc_init);
3688
3689 #endif