410bfe26ee73aea2c465e61dd15ad0783ef5bc61
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.h>
29 #include <linux/rcupdate.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/kmemleak.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37 #include <linux/overflow.h>
38
39 #include <linux/uaccess.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/shmparam.h>
42
43 #include "internal.h"
44
45 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
46 {
47         unsigned long addr = (unsigned long)x;
48
49         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
52
53 struct vfree_deferred {
54         struct llist_head list;
55         struct work_struct wq;
56 };
57 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
58
59 static void __vunmap(const void *, int);
60
61 static void free_work(struct work_struct *w)
62 {
63         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
64         struct llist_node *t, *llnode;
65
66         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
67                 __vunmap((void *)llnode, 1);
68 }
69
70 /*** Page table manipulation functions ***/
71
72 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
73 {
74         pte_t *pte;
75
76         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
77         do {
78                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
79                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
80         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
81 }
82
83 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
84 {
85         pmd_t *pmd;
86         unsigned long next;
87
88         pmd = pmd_offset(pud, addr);
89         do {
90                 next = pmd_addr_end(addr, end);
91                 if (pmd_clear_huge(pmd))
92                         continue;
93                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
94                         continue;
95                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
96         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
97 }
98
99 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end)
100 {
101         pud_t *pud;
102         unsigned long next;
103
104         pud = pud_offset(p4d, addr);
105         do {
106                 next = pud_addr_end(addr, end);
107                 if (pud_clear_huge(pud))
108                         continue;
109                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
110                         continue;
111                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
112         } while (pud++, addr = next, addr != end);
113 }
114
115 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
116 {
117         p4d_t *p4d;
118         unsigned long next;
119
120         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
121         do {
122                 next = p4d_addr_end(addr, end);
123                 if (p4d_clear_huge(p4d))
124                         continue;
125                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
126                         continue;
127                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next);
128         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
129 }
130
131 /**
132  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
133  * @addr: start of the VM area to unmap
134  * @size: size of the VM area to unmap
135  *
136  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify
137  * should have been allocated using get_vm_area() and its friends.
138  *
139  * NOTE:
140  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible
141  * for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas before calling this
142  * function and flush_tlb_kernel_range() after.
143  */
144 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
145 {
146         unsigned long end = addr + size;
147         unsigned long next;
148         pgd_t *pgd;
149
150         BUG_ON(addr >= end);
151         pgd = pgd_offset_k(addr);
152         do {
153                 next = pgd_addr_end(addr, end);
154                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
155                         continue;
156                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next);
157         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
158 }
159
160 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
161                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
162 {
163         pte_t *pte;
164
165         /*
166          * nr is a running index into the array which helps higher level
167          * callers keep track of where we're up to.
168          */
169
170         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
171         if (!pte)
172                 return -ENOMEM;
173         do {
174                 struct page *page = pages[*nr];
175
176                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
177                         return -EBUSY;
178                 if (WARN_ON(!page))
179                         return -ENOMEM;
180                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
181                 (*nr)++;
182         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
183         return 0;
184 }
185
186 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
187                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
188 {
189         pmd_t *pmd;
190         unsigned long next;
191
192         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
193         if (!pmd)
194                 return -ENOMEM;
195         do {
196                 next = pmd_addr_end(addr, end);
197                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
198                         return -ENOMEM;
199         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
200         return 0;
201 }
202
203 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
204                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
205 {
206         pud_t *pud;
207         unsigned long next;
208
209         pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
210         if (!pud)
211                 return -ENOMEM;
212         do {
213                 next = pud_addr_end(addr, end);
214                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
215                         return -ENOMEM;
216         } while (pud++, addr = next, addr != end);
217         return 0;
218 }
219
220 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
221                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
222 {
223         p4d_t *p4d;
224         unsigned long next;
225
226         p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
227         if (!p4d)
228                 return -ENOMEM;
229         do {
230                 next = p4d_addr_end(addr, end);
231                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr))
232                         return -ENOMEM;
233         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
234         return 0;
235 }
236
237 /**
238  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
239  * @addr: start of the VM area to map
240  * @size: size of the VM area to map
241  * @prot: page protection flags to use
242  * @pages: pages to map
243  *
244  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify should
245  * have been allocated using get_vm_area() and its friends.
246  *
247  * NOTE:
248  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible for
249  * calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas before calling this
250  * function.
251  *
252  * RETURNS:
253  * 0 on success, -errno on failure.
254  */
255 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
256                              pgprot_t prot, struct page **pages)
257 {
258         unsigned long end = addr + size;
259         unsigned long next;
260         pgd_t *pgd;
261         int err = 0;
262         int nr = 0;
263
264         BUG_ON(addr >= end);
265         pgd = pgd_offset_k(addr);
266         do {
267                 next = pgd_addr_end(addr, end);
268                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
269                 if (err)
270                         return err;
271         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
272
273         return 0;
274 }
275
276 int map_kernel_range(unsigned long start, unsigned long size, pgprot_t prot,
277                 struct page **pages)
278 {
279         int ret;
280
281         ret = map_kernel_range_noflush(start, size, prot, pages);
282         flush_cache_vmap(start, start + size);
283         return ret;
284 }
285
286 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
287 {
288         /*
289          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
290          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
291          * just put it in the vmalloc space.
292          */
293 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
294         unsigned long addr = (unsigned long)x;
295         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
296                 return 1;
297 #endif
298         return is_vmalloc_addr(x);
299 }
300
301 /*
302  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
303  */
304 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
305 {
306         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
307         struct page *page = NULL;
308         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
309         p4d_t *p4d;
310         pud_t *pud;
311         pmd_t *pmd;
312         pte_t *ptep, pte;
313
314         /*
315          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
316          * architectures that do not vmalloc module space
317          */
318         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
319
320         if (pgd_none(*pgd))
321                 return NULL;
322         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
323         if (p4d_none(*p4d))
324                 return NULL;
325         pud = pud_offset(p4d, addr);
326
327         /*
328          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
329          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
330          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
331          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
332          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
333          * no correct value to return for them.
334          */
335         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
336         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
337                 return NULL;
338         pmd = pmd_offset(pud, addr);
339         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
340         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
341                 return NULL;
342
343         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
344         pte = *ptep;
345         if (pte_present(pte))
346                 page = pte_page(pte);
347         pte_unmap(ptep);
348         return page;
349 }
350 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
351
352 /*
353  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
354  */
355 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
356 {
357         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
358 }
359 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
360
361
362 /*** Global kva allocator ***/
363
364 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
365 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
366
367
368 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
369 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
370 /* Export for kexec only */
371 LIST_HEAD(vmap_area_list);
372 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
373 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
374 static bool vmap_initialized __read_mostly;
375
376 /*
377  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
378  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
379  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
380  * free block.
381  */
382 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
383
384 /*
385  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
386  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
387  */
388 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
389
390 /*
391  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
392  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
393  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
394  * object is released.
395  *
396  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
397  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
398  * find a lowest match of free area.
399  */
400 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
401
402 /*
403  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
404  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
405  * to use more permissive allocation masks.
406  */
407 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
408
409 static __always_inline unsigned long
410 va_size(struct vmap_area *va)
411 {
412         return (va->va_end - va->va_start);
413 }
414
415 static __always_inline unsigned long
416 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
417 {
418         struct vmap_area *va;
419
420         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
421         return va ? va->subtree_max_size : 0;
422 }
423
424 /*
425  * Gets called when remove the node and rotate.
426  */
427 static __always_inline unsigned long
428 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
429 {
430         return max3(va_size(va),
431                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
432                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
433 }
434
435 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
436         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
437
438 static void purge_vmap_area_lazy(void);
439 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
440 static unsigned long lazy_max_pages(void);
441
442 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
443
444 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
445 {
446         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
447 }
448
449 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
450 {
451         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
452
453         while (n) {
454                 struct vmap_area *va;
455
456                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
457                 if (addr < va->va_start)
458                         n = n->rb_left;
459                 else if (addr >= va->va_end)
460                         n = n->rb_right;
461                 else
462                         return va;
463         }
464
465         return NULL;
466 }
467
468 /*
469  * This function returns back addresses of parent node
470  * and its left or right link for further processing.
471  */
472 static __always_inline struct rb_node **
473 find_va_links(struct vmap_area *va,
474         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
475         struct rb_node **parent)
476 {
477         struct vmap_area *tmp_va;
478         struct rb_node **link;
479
480         if (root) {
481                 link = &root->rb_node;
482                 if (unlikely(!*link)) {
483                         *parent = NULL;
484                         return link;
485                 }
486         } else {
487                 link = &from;
488         }
489
490         /*
491          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
492          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
493          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
494          */
495         do {
496                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
497
498                 /*
499                  * During the traversal we also do some sanity check.
500                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
501                  * or full overlaps.
502                  */
503                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
504                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
505                         link = &(*link)->rb_left;
506                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
507                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
508                         link = &(*link)->rb_right;
509                 else
510                         BUG();
511         } while (*link);
512
513         *parent = &tmp_va->rb_node;
514         return link;
515 }
516
517 static __always_inline struct list_head *
518 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
519 {
520         struct list_head *list;
521
522         if (unlikely(!parent))
523                 /*
524                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
525                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
526                  * there is no free vmap space. Normally it does not
527                  * happen but we handle this case anyway.
528                  */
529                 return NULL;
530
531         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
532         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
533 }
534
535 static __always_inline void
536 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
537         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
538 {
539         /*
540          * VA is still not in the list, but we can
541          * identify its future previous list_head node.
542          */
543         if (likely(parent)) {
544                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
545                 if (&parent->rb_right != link)
546                         head = head->prev;
547         }
548
549         /* Insert to the rb-tree */
550         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
551         if (root == &free_vmap_area_root) {
552                 /*
553                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
554                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
555                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
556                  * It is because of we populate the tree from the bottom
557                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
558                  *
559                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
560                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
561                  * the correct order later on.
562                  */
563                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
564                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
565                 va->subtree_max_size = 0;
566         } else {
567                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
568         }
569
570         /* Address-sort this list */
571         list_add(&va->list, head);
572 }
573
574 static __always_inline void
575 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
576 {
577         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
578                 return;
579
580         if (root == &free_vmap_area_root)
581                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
582                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
583         else
584                 rb_erase(&va->rb_node, root);
585
586         list_del(&va->list);
587         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
588 }
589
590 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
591 static void
592 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
593 {
594         struct vmap_area *va;
595         struct rb_node *node;
596         unsigned long size;
597         bool found = false;
598
599         if (n == NULL)
600                 return;
601
602         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
603         size = va->subtree_max_size;
604         node = n;
605
606         while (node) {
607                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
608
609                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
610                         node = node->rb_left;
611                 } else {
612                         if (va_size(va) == size) {
613                                 found = true;
614                                 break;
615                         }
616
617                         node = node->rb_right;
618                 }
619         }
620
621         if (!found) {
622                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
623                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
624                         va_size(va), va->subtree_max_size);
625         }
626
627         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
628         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
629 }
630 #endif
631
632 /*
633  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
634  * levels starting from VA point. The propagation must be done
635  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
636  * in case of newly inserting of VA to the tree.
637  *
638  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
639  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
640  * - After VA has been shrunk(allocation path);
641  * - After VA has been increased(merging path).
642  *
643  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
644  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
645  * to the root node.
646  *
647  *       4--8
648  *        /\
649  *       /  \
650  *      /    \
651  *    2--2  8--8
652  *
653  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
654  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
655  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
656  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
657  * node becomes 4--6.
658  */
659 static __always_inline void
660 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
661 {
662         struct rb_node *node = &va->rb_node;
663         unsigned long new_va_sub_max_size;
664
665         while (node) {
666                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
667                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
668
669                 /*
670                  * If the newly calculated maximum available size of the
671                  * subtree is equal to the current one, then it means that
672                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
673                  * this point to save cycles.
674                  */
675                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
676                         break;
677
678                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
679                 node = rb_parent(&va->rb_node);
680         }
681
682 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
683         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
684 #endif
685 }
686
687 static void
688 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
689         struct rb_root *root, struct list_head *head)
690 {
691         struct rb_node **link;
692         struct rb_node *parent;
693
694         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
695         link_va(va, root, parent, link, head);
696 }
697
698 static void
699 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
700         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
701         struct list_head *head)
702 {
703         struct rb_node **link;
704         struct rb_node *parent;
705
706         if (from)
707                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
708         else
709                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
710
711         link_va(va, root, parent, link, head);
712         augment_tree_propagate_from(va);
713 }
714
715 /*
716  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
717  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
718  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
719  * freed.
720  */
721 static __always_inline struct vmap_area *
722 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
723         struct rb_root *root, struct list_head *head)
724 {
725         struct vmap_area *sibling;
726         struct list_head *next;
727         struct rb_node **link;
728         struct rb_node *parent;
729         bool merged = false;
730
731         /*
732          * Find a place in the tree where VA potentially will be
733          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
734          */
735         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
736
737         /*
738          * Get next node of VA to check if merging can be done.
739          */
740         next = get_va_next_sibling(parent, link);
741         if (unlikely(next == NULL))
742                 goto insert;
743
744         /*
745          * start            end
746          * |                |
747          * |<------VA------>|<-----Next----->|
748          *                  |                |
749          *                  start            end
750          */
751         if (next != head) {
752                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
753                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
754                         sibling->va_start = va->va_start;
755
756                         /* Check and update the tree if needed. */
757                         augment_tree_propagate_from(sibling);
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         /*
769          * start            end
770          * |                |
771          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
772          *                  |                |
773          *                  start            end
774          */
775         if (next->prev != head) {
776                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
777                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
778                         sibling->va_end = va->va_end;
779
780                         /* Check and update the tree if needed. */
781                         augment_tree_propagate_from(sibling);
782
783                         if (merged)
784                                 unlink_va(va, root);
785
786                         /* Free vmap_area object. */
787                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
788
789                         /* Point to the new merged area. */
790                         va = sibling;
791                         merged = true;
792                 }
793         }
794
795 insert:
796         if (!merged) {
797                 link_va(va, root, parent, link, head);
798                 augment_tree_propagate_from(va);
799         }
800
801         return va;
802 }
803
804 static __always_inline bool
805 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
806         unsigned long align, unsigned long vstart)
807 {
808         unsigned long nva_start_addr;
809
810         if (va->va_start > vstart)
811                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
812         else
813                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
814
815         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
816         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
817                         nva_start_addr < vstart)
818                 return false;
819
820         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
821 }
822
823 /*
824  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
825  * that will accomplish the request corresponding to passing
826  * parameters.
827  */
828 static __always_inline struct vmap_area *
829 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
830         unsigned long align, unsigned long vstart)
831 {
832         struct vmap_area *va;
833         struct rb_node *node;
834         unsigned long length;
835
836         /* Start from the root. */
837         node = free_vmap_area_root.rb_node;
838
839         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
840         length = size + align - 1;
841
842         while (node) {
843                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
844
845                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
846                                 vstart < va->va_start) {
847                         node = node->rb_left;
848                 } else {
849                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
850                                 return va;
851
852                         /*
853                          * Does not make sense to go deeper towards the right
854                          * sub-tree if it does not have a free block that is
855                          * equal or bigger to the requested search length.
856                          */
857                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
858                                 node = node->rb_right;
859                                 continue;
860                         }
861
862                         /*
863                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
864                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
865                          * only once due to "vstart" restriction.
866                          */
867                         while ((node = rb_parent(node))) {
868                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
869                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
870                                         return va;
871
872                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
873                                                 vstart <= va->va_start) {
874                                         node = node->rb_right;
875                                         break;
876                                 }
877                         }
878                 }
879         }
880
881         return NULL;
882 }
883
884 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
885 #include <linux/random.h>
886
887 static struct vmap_area *
888 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
889         unsigned long align, unsigned long vstart)
890 {
891         struct vmap_area *va;
892
893         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
894                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
895                         continue;
896
897                 return va;
898         }
899
900         return NULL;
901 }
902
903 static void
904 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
905 {
906         struct vmap_area *va_1, *va_2;
907         unsigned long vstart;
908         unsigned int rnd;
909
910         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
911         vstart = VMALLOC_START + rnd;
912
913         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
914         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
915
916         if (va_1 != va_2)
917                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
918                         va_1, va_2, vstart);
919 }
920 #endif
921
922 enum fit_type {
923         NOTHING_FIT = 0,
924         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
925         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
926         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
927         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
928 };
929
930 static __always_inline enum fit_type
931 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
932         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
933 {
934         enum fit_type type;
935
936         /* Check if it is within VA. */
937         if (nva_start_addr < va->va_start ||
938                         nva_start_addr + size > va->va_end)
939                 return NOTHING_FIT;
940
941         /* Now classify. */
942         if (va->va_start == nva_start_addr) {
943                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
944                         type = FL_FIT_TYPE;
945                 else
946                         type = LE_FIT_TYPE;
947         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
948                 type = RE_FIT_TYPE;
949         } else {
950                 type = NE_FIT_TYPE;
951         }
952
953         return type;
954 }
955
956 static __always_inline int
957 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
958         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
959         enum fit_type type)
960 {
961         struct vmap_area *lva = NULL;
962
963         if (type == FL_FIT_TYPE) {
964                 /*
965                  * No need to split VA, it fully fits.
966                  *
967                  * |               |
968                  * V      NVA      V
969                  * |---------------|
970                  */
971                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
972                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
973         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
974                 /*
975                  * Split left edge of fit VA.
976                  *
977                  * |       |
978                  * V  NVA  V   R
979                  * |-------|-------|
980                  */
981                 va->va_start += size;
982         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
983                 /*
984                  * Split right edge of fit VA.
985                  *
986                  *         |       |
987                  *     L   V  NVA  V
988                  * |-------|-------|
989                  */
990                 va->va_end = nva_start_addr;
991         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
992                 /*
993                  * Split no edge of fit VA.
994                  *
995                  *     |       |
996                  *   L V  NVA  V R
997                  * |---|-------|---|
998                  */
999                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1000                 if (unlikely(!lva)) {
1001                         /*
1002                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1003                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1004                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1005                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1006                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1007                          * are its main fitting cases.
1008                          *
1009                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1010                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1011                          * big free space that has to be split.
1012                          *
1013                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1014                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1015                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1016                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1017                          * split purpose. That is rare and most time does not
1018                          * occur.
1019                          *
1020                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1021                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1022                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1023                          * triggered to repeat one more time. See more details
1024                          * in alloc_vmap_area() function.
1025                          */
1026                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1027                         if (!lva)
1028                                 return -1;
1029                 }
1030
1031                 /*
1032                  * Build the remainder.
1033                  */
1034                 lva->va_start = va->va_start;
1035                 lva->va_end = nva_start_addr;
1036
1037                 /*
1038                  * Shrink this VA to remaining size.
1039                  */
1040                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1041         } else {
1042                 return -1;
1043         }
1044
1045         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1046                 augment_tree_propagate_from(va);
1047
1048                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1049                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1050                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1051         }
1052
1053         return 0;
1054 }
1055
1056 /*
1057  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1058  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1059  */
1060 static __always_inline unsigned long
1061 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1062         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1063 {
1064         unsigned long nva_start_addr;
1065         struct vmap_area *va;
1066         enum fit_type type;
1067         int ret;
1068
1069         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1070         if (unlikely(!va))
1071                 return vend;
1072
1073         if (va->va_start > vstart)
1074                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1075         else
1076                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1077
1078         /* Check the "vend" restriction. */
1079         if (nva_start_addr + size > vend)
1080                 return vend;
1081
1082         /* Classify what we have found. */
1083         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1084         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1085                 return vend;
1086
1087         /* Update the free vmap_area. */
1088         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1089         if (ret)
1090                 return vend;
1091
1092 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1093         find_vmap_lowest_match_check(size);
1094 #endif
1095
1096         return nva_start_addr;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1101  */
1102 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1103 {
1104         /*
1105          * Remove from the busy tree/list.
1106          */
1107         spin_lock(&vmap_area_lock);
1108         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1109         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1110
1111         /*
1112          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1113          */
1114         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1115         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1116         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1121  * vstart and vend.
1122  */
1123 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1124                                 unsigned long align,
1125                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1126                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1127 {
1128         struct vmap_area *va, *pva;
1129         unsigned long addr;
1130         int purged = 0;
1131         int ret;
1132
1133         BUG_ON(!size);
1134         BUG_ON(offset_in_page(size));
1135         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1136
1137         if (unlikely(!vmap_initialized))
1138                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1139
1140         might_sleep();
1141         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1142
1143         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1144         if (unlikely(!va))
1145                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1146
1147         /*
1148          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1149          * to avoid false negatives.
1150          */
1151         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1152
1153 retry:
1154         /*
1155          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1156          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1157          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1158          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1159          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1160          * race until the below spinlock is taken.
1161          *
1162          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1163          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1164          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1165          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1166          *
1167          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1168          */
1169         pva = NULL;
1170
1171         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1172                 /*
1173                  * Even if it fails we do not really care about that.
1174                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1175                  * will refill the cache we allocate from.
1176                  */
1177                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1178
1179         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1180
1181         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1182                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1183
1184         /*
1185          * If an allocation fails, the "vend" address is
1186          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1187          */
1188         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1189         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1190
1191         if (unlikely(addr == vend))
1192                 goto overflow;
1193
1194         va->va_start = addr;
1195         va->va_end = addr + size;
1196         va->vm = NULL;
1197
1198
1199         spin_lock(&vmap_area_lock);
1200         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1201         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1202
1203         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1204         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1205         BUG_ON(va->va_end > vend);
1206
1207         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1208         if (ret) {
1209                 free_vmap_area(va);
1210                 return ERR_PTR(ret);
1211         }
1212
1213         return va;
1214
1215 overflow:
1216         if (!purged) {
1217                 purge_vmap_area_lazy();
1218                 purged = 1;
1219                 goto retry;
1220         }
1221
1222         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1223                 unsigned long freed = 0;
1224                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1225                 if (freed > 0) {
1226                         purged = 0;
1227                         goto retry;
1228                 }
1229         }
1230
1231         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1232                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1233                         size);
1234
1235         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1236         return ERR_PTR(-EBUSY);
1237 }
1238
1239 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1240 {
1241         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1242 }
1243 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1244
1245 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1246 {
1247         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1248 }
1249 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1250
1251 /*
1252  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1253  * before attempting to purge with a TLB flush.
1254  *
1255  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1256  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1257  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1258  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1259  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1260  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1261  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1262  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1263  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1264  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1265  * becomes a problem on bigger systems.
1266  */
1267 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1268 {
1269         unsigned int log;
1270
1271         log = fls(num_online_cpus());
1272
1273         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1274 }
1275
1276 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1277
1278 /*
1279  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1280  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1281  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1282  */
1283 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1284
1285 /* for per-CPU blocks */
1286 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1287
1288 /*
1289  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1290  * immediately freed.
1291  */
1292 void set_iounmap_nonlazy(void)
1293 {
1294         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1295 }
1296
1297 /*
1298  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1299  */
1300 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1301 {
1302         unsigned long resched_threshold;
1303         struct llist_node *valist;
1304         struct vmap_area *va;
1305         struct vmap_area *n_va;
1306
1307         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1308
1309         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1310         if (unlikely(valist == NULL))
1311                 return false;
1312
1313         /*
1314          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1315          * before they are freed.
1316          */
1317         vmalloc_sync_unmappings();
1318
1319         /*
1320          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1321          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1322          */
1323         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1324                 if (va->va_start < start)
1325                         start = va->va_start;
1326                 if (va->va_end > end)
1327                         end = va->va_end;
1328         }
1329
1330         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1331         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1332
1333         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1334         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1335                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1336                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1337                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1338
1339                 /*
1340                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1341                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1342                  * anything.
1343                  */
1344                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1345                                             &free_vmap_area_list);
1346
1347                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1348                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1349                                               va->va_start, va->va_end);
1350
1351                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1352
1353                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1354                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1355         }
1356         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1357         return true;
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1362  * is already purging.
1363  */
1364 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1365 {
1366         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1367                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1368                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1369         }
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1374  */
1375 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1376 {
1377         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1378         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1379         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1380         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1385  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1386  * previously.
1387  */
1388 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1389 {
1390         unsigned long nr_lazy;
1391
1392         spin_lock(&vmap_area_lock);
1393         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1394         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1395
1396         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1397                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1398
1399         /* After this point, we may free va at any time */
1400         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1401
1402         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1403                 try_purge_vmap_area_lazy();
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Free and unmap a vmap area
1408  */
1409 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1410 {
1411         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1412         unmap_kernel_range_noflush(va->va_start, va->va_end - va->va_start);
1413         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1414                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1415
1416         free_vmap_area_noflush(va);
1417 }
1418
1419 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1420 {
1421         struct vmap_area *va;
1422
1423         spin_lock(&vmap_area_lock);
1424         va = __find_vmap_area(addr);
1425         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1426
1427         return va;
1428 }
1429
1430 /*** Per cpu kva allocator ***/
1431
1432 /*
1433  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1434  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1435  */
1436 /*
1437  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1438  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1439  * instead (we just need a rough idea)
1440  */
1441 #if BITS_PER_LONG == 32
1442 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1443 #else
1444 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1445 #endif
1446
1447 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1448 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1449 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1450 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1451 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1452 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1453 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1454                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1455                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1456                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1457
1458 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1459
1460 struct vmap_block_queue {
1461         spinlock_t lock;
1462         struct list_head free;
1463 };
1464
1465 struct vmap_block {
1466         spinlock_t lock;
1467         struct vmap_area *va;
1468         unsigned long free, dirty;
1469         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1470         struct list_head free_list;
1471         struct rcu_head rcu_head;
1472         struct list_head purge;
1473 };
1474
1475 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1476 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1477
1478 /*
1479  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1480  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1481  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1482  */
1483 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1484 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1485
1486 /*
1487  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1488  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1489  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1490  * big problem.
1491  */
1492
1493 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1494 {
1495         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1496         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1497         return addr;
1498 }
1499
1500 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1501 {
1502         unsigned long addr;
1503
1504         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1505         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1506         return (void *)addr;
1507 }
1508
1509 /**
1510  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1511  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1512  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1513  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1514  *
1515  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1516  */
1517 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1518 {
1519         struct vmap_block_queue *vbq;
1520         struct vmap_block *vb;
1521         struct vmap_area *va;
1522         unsigned long vb_idx;
1523         int node, err;
1524         void *vaddr;
1525
1526         node = numa_node_id();
1527
1528         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1529                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1530         if (unlikely(!vb))
1531                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1532
1533         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1534                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1535                                         node, gfp_mask);
1536         if (IS_ERR(va)) {
1537                 kfree(vb);
1538                 return ERR_CAST(va);
1539         }
1540
1541         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1542         if (unlikely(err)) {
1543                 kfree(vb);
1544                 free_vmap_area(va);
1545                 return ERR_PTR(err);
1546         }
1547
1548         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1549         spin_lock_init(&vb->lock);
1550         vb->va = va;
1551         /* At least something should be left free */
1552         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1553         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1554         vb->dirty = 0;
1555         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1556         vb->dirty_max = 0;
1557         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1558
1559         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1560         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1561         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1562         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1563         BUG_ON(err);
1564         radix_tree_preload_end();
1565
1566         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1567         spin_lock(&vbq->lock);
1568         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1569         spin_unlock(&vbq->lock);
1570         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1571
1572         return vaddr;
1573 }
1574
1575 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1576 {
1577         struct vmap_block *tmp;
1578         unsigned long vb_idx;
1579
1580         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1581         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1582         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1583         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1584         BUG_ON(tmp != vb);
1585
1586         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1587         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1588 }
1589
1590 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1591 {
1592         LIST_HEAD(purge);
1593         struct vmap_block *vb;
1594         struct vmap_block *n_vb;
1595         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1596
1597         rcu_read_lock();
1598         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1599
1600                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1601                         continue;
1602
1603                 spin_lock(&vb->lock);
1604                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1605                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1606                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1607                         vb->dirty_min = 0;
1608                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1609                         spin_lock(&vbq->lock);
1610                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1611                         spin_unlock(&vbq->lock);
1612                         spin_unlock(&vb->lock);
1613                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1614                 } else
1615                         spin_unlock(&vb->lock);
1616         }
1617         rcu_read_unlock();
1618
1619         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1620                 list_del(&vb->purge);
1621                 free_vmap_block(vb);
1622         }
1623 }
1624
1625 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1626 {
1627         int cpu;
1628
1629         for_each_possible_cpu(cpu)
1630                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1631 }
1632
1633 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1634 {
1635         struct vmap_block_queue *vbq;
1636         struct vmap_block *vb;
1637         void *vaddr = NULL;
1638         unsigned int order;
1639
1640         BUG_ON(offset_in_page(size));
1641         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1642         if (WARN_ON(size == 0)) {
1643                 /*
1644                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1645                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1646                  * early.
1647                  */
1648                 return NULL;
1649         }
1650         order = get_order(size);
1651
1652         rcu_read_lock();
1653         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1654         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1655                 unsigned long pages_off;
1656
1657                 spin_lock(&vb->lock);
1658                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1659                         spin_unlock(&vb->lock);
1660                         continue;
1661                 }
1662
1663                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1664                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1665                 vb->free -= 1UL << order;
1666                 if (vb->free == 0) {
1667                         spin_lock(&vbq->lock);
1668                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1669                         spin_unlock(&vbq->lock);
1670                 }
1671
1672                 spin_unlock(&vb->lock);
1673                 break;
1674         }
1675
1676         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1677         rcu_read_unlock();
1678
1679         /* Allocate new block if nothing was found */
1680         if (!vaddr)
1681                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1682
1683         return vaddr;
1684 }
1685
1686 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
1687 {
1688         unsigned long offset;
1689         unsigned long vb_idx;
1690         unsigned int order;
1691         struct vmap_block *vb;
1692
1693         BUG_ON(offset_in_page(size));
1694         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1695
1696         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
1697
1698         order = get_order(size);
1699
1700         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
1701
1702         vb_idx = addr_to_vb_idx(addr);
1703         rcu_read_lock();
1704         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1705         rcu_read_unlock();
1706         BUG_ON(!vb);
1707
1708         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
1709
1710         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1711                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
1712
1713         spin_lock(&vb->lock);
1714
1715         /* Expand dirty range */
1716         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1717         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1718
1719         vb->dirty += 1UL << order;
1720         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1721                 BUG_ON(vb->free);
1722                 spin_unlock(&vb->lock);
1723                 free_vmap_block(vb);
1724         } else
1725                 spin_unlock(&vb->lock);
1726 }
1727
1728 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1729 {
1730         int cpu;
1731
1732         if (unlikely(!vmap_initialized))
1733                 return;
1734
1735         might_sleep();
1736
1737         for_each_possible_cpu(cpu) {
1738                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1739                 struct vmap_block *vb;
1740
1741                 rcu_read_lock();
1742                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1743                         spin_lock(&vb->lock);
1744                         if (vb->dirty) {
1745                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1746                                 unsigned long s, e;
1747
1748                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1749                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1750
1751                                 start = min(s, start);
1752                                 end   = max(e, end);
1753
1754                                 flush = 1;
1755                         }
1756                         spin_unlock(&vb->lock);
1757                 }
1758                 rcu_read_unlock();
1759         }
1760
1761         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1762         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1763         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1764                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1765         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1766 }
1767
1768 /**
1769  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1770  *
1771  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1772  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1773  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1774  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1775  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1776  *
1777  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1778  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1779  * from the vmap layer.
1780  */
1781 void vm_unmap_aliases(void)
1782 {
1783         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1784         int flush = 0;
1785
1786         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1787 }
1788 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1789
1790 /**
1791  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1792  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1793  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1794  */
1795 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1796 {
1797         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1798         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1799         struct vmap_area *va;
1800
1801         might_sleep();
1802         BUG_ON(!addr);
1803         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1804         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1805         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1806
1807         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1808
1809         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1810                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1811                 vb_free(addr, size);
1812                 return;
1813         }
1814
1815         va = find_vmap_area(addr);
1816         BUG_ON(!va);
1817         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1818                                     (va->va_end - va->va_start));
1819         free_unmap_vmap_area(va);
1820 }
1821 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1822
1823 /**
1824  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1825  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1826  * @count: number of pages
1827  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1828  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1829  *
1830  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1831  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1832  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1833  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1834  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1835  *
1836  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1837  */
1838 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
1839 {
1840         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1841         unsigned long addr;
1842         void *mem;
1843
1844         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1845                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1846                 if (IS_ERR(mem))
1847                         return NULL;
1848                 addr = (unsigned long)mem;
1849         } else {
1850                 struct vmap_area *va;
1851                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1852                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1853                 if (IS_ERR(va))
1854                         return NULL;
1855
1856                 addr = va->va_start;
1857                 mem = (void *)addr;
1858         }
1859
1860         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1861
1862         if (map_kernel_range(addr, size, PAGE_KERNEL, pages) < 0) {
1863                 vm_unmap_ram(mem, count);
1864                 return NULL;
1865         }
1866         return mem;
1867 }
1868 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1869
1870 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1871
1872 /**
1873  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1874  * @vm: vm_struct to add
1875  *
1876  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1877  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1878  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1879  *
1880  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1881  */
1882 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1883 {
1884         struct vm_struct *tmp, **p;
1885
1886         BUG_ON(vmap_initialized);
1887         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1888                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1889                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1890                         break;
1891                 } else
1892                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1893         }
1894         vm->next = *p;
1895         *p = vm;
1896 }
1897
1898 /**
1899  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1900  * @vm: vm_struct to register
1901  * @align: requested alignment
1902  *
1903  * This function is used to register kernel vm area before
1904  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1905  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1906  * vm->addr contains the allocated address.
1907  *
1908  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1909  */
1910 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1911 {
1912         static size_t vm_init_off __initdata;
1913         unsigned long addr;
1914
1915         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1916         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1917
1918         vm->addr = (void *)addr;
1919
1920         vm_area_add_early(vm);
1921 }
1922
1923 static void vmap_init_free_space(void)
1924 {
1925         unsigned long vmap_start = 1;
1926         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1927         struct vmap_area *busy, *free;
1928
1929         /*
1930          *     B     F     B     B     B     F
1931          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1932          *  |           The KVA space           |
1933          *  |<--------------------------------->|
1934          */
1935         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1936                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1937                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1938                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1939                                 free->va_start = vmap_start;
1940                                 free->va_end = busy->va_start;
1941
1942                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1943                                         &free_vmap_area_root,
1944                                                 &free_vmap_area_list);
1945                         }
1946                 }
1947
1948                 vmap_start = busy->va_end;
1949         }
1950
1951         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1952                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1953                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1954                         free->va_start = vmap_start;
1955                         free->va_end = vmap_end;
1956
1957                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1958                                 &free_vmap_area_root,
1959                                         &free_vmap_area_list);
1960                 }
1961         }
1962 }
1963
1964 void __init vmalloc_init(void)
1965 {
1966         struct vmap_area *va;
1967         struct vm_struct *tmp;
1968         int i;
1969
1970         /*
1971          * Create the cache for vmap_area objects.
1972          */
1973         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1974
1975         for_each_possible_cpu(i) {
1976                 struct vmap_block_queue *vbq;
1977                 struct vfree_deferred *p;
1978
1979                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1980                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1981                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1982                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1983                 init_llist_head(&p->list);
1984                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1985         }
1986
1987         /* Import existing vmlist entries. */
1988         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1989                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1990                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1991                         continue;
1992
1993                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1994                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1995                 va->vm = tmp;
1996                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1997         }
1998
1999         /*
2000          * Now we can initialize a free vmap space.
2001          */
2002         vmap_init_free_space();
2003         vmap_initialized = true;
2004 }
2005
2006 /**
2007  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2008  * @addr: start of the VM area to unmap
2009  * @size: size of the VM area to unmap
2010  *
2011  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2012  * the unmapping and tlb after.
2013  */
2014 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2015 {
2016         unsigned long end = addr + size;
2017
2018         flush_cache_vunmap(addr, end);
2019         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
2020         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2021 }
2022
2023 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2024         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2025 {
2026         vm->flags = flags;
2027         vm->addr = (void *)va->va_start;
2028         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2029         vm->caller = caller;
2030         va->vm = vm;
2031 }
2032
2033 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2034                               unsigned long flags, const void *caller)
2035 {
2036         spin_lock(&vmap_area_lock);
2037         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2038         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2039 }
2040
2041 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2042 {
2043         /*
2044          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2045          * we should make sure that vm has proper values.
2046          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2047          */
2048         smp_wmb();
2049         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2050 }
2051
2052 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2053                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2054                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2055 {
2056         struct vmap_area *va;
2057         struct vm_struct *area;
2058         unsigned long requested_size = size;
2059
2060         BUG_ON(in_interrupt());
2061         size = PAGE_ALIGN(size);
2062         if (unlikely(!size))
2063                 return NULL;
2064
2065         if (flags & VM_IOREMAP)
2066                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2067                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2068
2069         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2070         if (unlikely(!area))
2071                 return NULL;
2072
2073         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2074                 size += PAGE_SIZE;
2075
2076         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2077         if (IS_ERR(va)) {
2078                 kfree(area);
2079                 return NULL;
2080         }
2081
2082         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2083
2084         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2085
2086         return area;
2087 }
2088
2089 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2090                                        unsigned long start, unsigned long end,
2091                                        const void *caller)
2092 {
2093         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2094                                   GFP_KERNEL, caller);
2095 }
2096
2097 /**
2098  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2099  * @size:        size of the area
2100  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2101  *
2102  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2103  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2104  * on success or %NULL on failure.
2105  *
2106  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2107  */
2108 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2109 {
2110         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2111                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2112                                   __builtin_return_address(0));
2113 }
2114
2115 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2116                                 const void *caller)
2117 {
2118         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2119                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2120 }
2121
2122 /**
2123  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2124  * @addr:         base address
2125  *
2126  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2127  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2128  * pointer valid.
2129  *
2130  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2131  */
2132 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2133 {
2134         struct vmap_area *va;
2135
2136         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2137         if (!va)
2138                 return NULL;
2139
2140         return va->vm;
2141 }
2142
2143 /**
2144  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2145  * @addr:           base address
2146  *
2147  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2148  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2149  * on SMP machines, except for its size or flags.
2150  *
2151  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2152  */
2153 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2154 {
2155         struct vmap_area *va;
2156
2157         might_sleep();
2158
2159         spin_lock(&vmap_area_lock);
2160         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2161         if (va && va->vm) {
2162                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2163
2164                 va->vm = NULL;
2165                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2166
2167                 kasan_free_shadow(vm);
2168                 free_unmap_vmap_area(va);
2169
2170                 return vm;
2171         }
2172
2173         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2174         return NULL;
2175 }
2176
2177 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2178                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2179 {
2180         int i;
2181
2182         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2183                 if (page_address(area->pages[i]))
2184                         set_direct_map(area->pages[i]);
2185 }
2186
2187 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2188 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2189 {
2190         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2191         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2192         int flush_dmap = 0;
2193         int i;
2194
2195         remove_vm_area(area->addr);
2196
2197         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2198         if (!flush_reset)
2199                 return;
2200
2201         /*
2202          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2203          * return.
2204          */
2205         if (!deallocate_pages) {
2206                 vm_unmap_aliases();
2207                 return;
2208         }
2209
2210         /*
2211          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2212          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2213          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2214          */
2215         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2216                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2217                 if (addr) {
2218                         start = min(addr, start);
2219                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2220                         flush_dmap = 1;
2221                 }
2222         }
2223
2224         /*
2225          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2226          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2227          * reset the direct map permissions to the default.
2228          */
2229         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2230         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2231         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2232 }
2233
2234 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2235 {
2236         struct vm_struct *area;
2237
2238         if (!addr)
2239                 return;
2240
2241         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2242                         addr))
2243                 return;
2244
2245         area = find_vm_area(addr);
2246         if (unlikely(!area)) {
2247                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2248                                 addr);
2249                 return;
2250         }
2251
2252         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2253         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2254
2255         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2256
2257         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2258
2259         if (deallocate_pages) {
2260                 int i;
2261
2262                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2263                         struct page *page = area->pages[i];
2264
2265                         BUG_ON(!page);
2266                         __free_pages(page, 0);
2267                 }
2268                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2269
2270                 kvfree(area->pages);
2271         }
2272
2273         kfree(area);
2274         return;
2275 }
2276
2277 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2278 {
2279         /*
2280          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2281          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2282          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2283          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2284          */
2285         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2286
2287         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2288                 schedule_work(&p->wq);
2289 }
2290
2291 /**
2292  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2293  * @addr:         memory base address
2294  *
2295  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2296  * except NMIs.
2297  */
2298 void vfree_atomic(const void *addr)
2299 {
2300         BUG_ON(in_nmi());
2301
2302         kmemleak_free(addr);
2303
2304         if (!addr)
2305                 return;
2306         __vfree_deferred(addr);
2307 }
2308
2309 static void __vfree(const void *addr)
2310 {
2311         if (unlikely(in_interrupt()))
2312                 __vfree_deferred(addr);
2313         else
2314                 __vunmap(addr, 1);
2315 }
2316
2317 /**
2318  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2319  * @addr:  memory base address
2320  *
2321  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2322  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2323  * NULL, no operation is performed.
2324  *
2325  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2326  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2327  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2328  *
2329  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2330  *
2331  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2332  */
2333 void vfree(const void *addr)
2334 {
2335         BUG_ON(in_nmi());
2336
2337         kmemleak_free(addr);
2338
2339         might_sleep_if(!in_interrupt());
2340
2341         if (!addr)
2342                 return;
2343
2344         __vfree(addr);
2345 }
2346 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2347
2348 /**
2349  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2350  * @addr:   memory base address
2351  *
2352  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2353  * which was created from the page array passed to vmap().
2354  *
2355  * Must not be called in interrupt context.
2356  */
2357 void vunmap(const void *addr)
2358 {
2359         BUG_ON(in_interrupt());
2360         might_sleep();
2361         if (addr)
2362                 __vunmap(addr, 0);
2363 }
2364 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2365
2366 /**
2367  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2368  * @pages: array of page pointers
2369  * @count: number of pages to map
2370  * @flags: vm_area->flags
2371  * @prot: page protection for the mapping
2372  *
2373  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2374  * space.
2375  *
2376  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2377  */
2378 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2379            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2380 {
2381         struct vm_struct *area;
2382         unsigned long size;             /* In bytes */
2383
2384         might_sleep();
2385
2386         if (count > totalram_pages())
2387                 return NULL;
2388
2389         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2390         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2391         if (!area)
2392                 return NULL;
2393
2394         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, size, pgprot_nx(prot),
2395                         pages) < 0) {
2396                 vunmap(area->addr);
2397                 return NULL;
2398         }
2399
2400         return area->addr;
2401 }
2402 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2403
2404 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2405                                  pgprot_t prot, int node)
2406 {
2407         struct page **pages;
2408         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2409         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2410         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2411         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2412                                         0 :
2413                                         __GFP_HIGHMEM;
2414
2415         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2416         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2417
2418         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2419         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2420                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2421                                 node, area->caller);
2422         } else {
2423                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2424         }
2425
2426         if (!pages) {
2427                 remove_vm_area(area->addr);
2428                 kfree(area);
2429                 return NULL;
2430         }
2431
2432         area->pages = pages;
2433         area->nr_pages = nr_pages;
2434
2435         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2436                 struct page *page;
2437
2438                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2439                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2440                 else
2441                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2442
2443                 if (unlikely(!page)) {
2444                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2445                         area->nr_pages = i;
2446                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2447                         goto fail;
2448                 }
2449                 area->pages[i] = page;
2450                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2451                         cond_resched();
2452         }
2453         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2454
2455         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, get_vm_area_size(area),
2456                         prot, pages) < 0)
2457                 goto fail;
2458
2459         return area->addr;
2460
2461 fail:
2462         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2463                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2464                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2465         __vfree(area->addr);
2466         return NULL;
2467 }
2468
2469 /**
2470  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2471  * @size:                 allocation size
2472  * @align:                desired alignment
2473  * @start:                vm area range start
2474  * @end:                  vm area range end
2475  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2476  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2477  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2478  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2479  * @caller:               caller's return address
2480  *
2481  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2482  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2483  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2484  *
2485  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2486  */
2487 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2488                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2489                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2490                         const void *caller)
2491 {
2492         struct vm_struct *area;
2493         void *addr;
2494         unsigned long real_size = size;
2495
2496         size = PAGE_ALIGN(size);
2497         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2498                 goto fail;
2499
2500         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2501                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2502         if (!area)
2503                 goto fail;
2504
2505         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2506         if (!addr)
2507                 return NULL;
2508
2509         /*
2510          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2511          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2512          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2513          */
2514         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2515
2516         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2517
2518         return addr;
2519
2520 fail:
2521         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2522                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2523         return NULL;
2524 }
2525
2526 /**
2527  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2528  * @size:           allocation size
2529  * @align:          desired alignment
2530  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2531  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2532  * @caller:         caller's return address
2533  *
2534  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
2535  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
2536  *
2537  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2538  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2539  *
2540  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2541  * with mm people.
2542  *
2543  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2544  */
2545 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2546                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
2547 {
2548         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2549                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
2550 }
2551 /*
2552  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2553  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2554  * than that.
2555  */
2556 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2557 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
2558 #endif
2559
2560 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2561 {
2562         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
2563                                 __builtin_return_address(0));
2564 }
2565 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2566
2567 /**
2568  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2569  * @size:    allocation size
2570  *
2571  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2572  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2573  *
2574  * For tight control over page level allocator and protection flags
2575  * use __vmalloc() instead.
2576  *
2577  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2578  */
2579 void *vmalloc(unsigned long size)
2580 {
2581         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
2582                                 __builtin_return_address(0));
2583 }
2584 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2585
2586 /**
2587  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2588  * @size:    allocation size
2589  *
2590  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2591  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2592  * The memory allocated is set to zero.
2593  *
2594  * For tight control over page level allocator and protection flags
2595  * use __vmalloc() instead.
2596  *
2597  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2598  */
2599 void *vzalloc(unsigned long size)
2600 {
2601         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
2602                                 __builtin_return_address(0));
2603 }
2604 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2605
2606 /**
2607  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2608  * @size: allocation size
2609  *
2610  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2611  * without leaking data.
2612  *
2613  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2614  */
2615 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2616 {
2617         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2618                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2619                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2620                                     __builtin_return_address(0));
2621 }
2622 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2623
2624 /**
2625  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2626  * @size:         allocation size
2627  * @node:         numa node
2628  *
2629  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2630  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2631  *
2632  * For tight control over page level allocator and protection flags
2633  * use __vmalloc() instead.
2634  *
2635  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2636  */
2637 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2638 {
2639         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
2640                         __builtin_return_address(0));
2641 }
2642 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2643
2644 /**
2645  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2646  * @size:       allocation size
2647  * @node:       numa node
2648  *
2649  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2650  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2651  * The memory allocated is set to zero.
2652  *
2653  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2654  */
2655 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2656 {
2657         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
2658                                 __builtin_return_address(0));
2659 }
2660 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2661
2662 /**
2663  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2664  * @size:         allocation size
2665  *
2666  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2667  * the page level allocator and map them into contiguous and
2668  * executable kernel virtual space.
2669  *
2670  * For tight control over page level allocator and protection flags
2671  * use __vmalloc() instead.
2672  *
2673  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2674  */
2675 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2676 {
2677         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2678                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2679                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2680 }
2681
2682 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2683 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2684 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2685 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2686 #else
2687 /*
2688  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2689  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2690  */
2691 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2692 #endif
2693
2694 /**
2695  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2696  * @size:       allocation size
2697  *
2698  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2699  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2700  *
2701  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2702  */
2703 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2704 {
2705         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
2706                         __builtin_return_address(0));
2707 }
2708 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2709
2710 /**
2711  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2712  * @size:            allocation size
2713  *
2714  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2715  * mapped to userspace without leaking data.
2716  *
2717  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2718  */
2719 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2720 {
2721         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2722                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2723                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2724                                     __builtin_return_address(0));
2725 }
2726 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2727
2728 /*
2729  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2730  * If the page is not present, fill zero.
2731  */
2732
2733 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2734 {
2735         struct page *p;
2736         int copied = 0;
2737
2738         while (count) {
2739                 unsigned long offset, length;
2740
2741                 offset = offset_in_page(addr);
2742                 length = PAGE_SIZE - offset;
2743                 if (length > count)
2744                         length = count;
2745                 p = vmalloc_to_page(addr);
2746                 /*
2747                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2748                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2749                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2750                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2751                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2752                  */
2753                 if (p) {
2754                         /*
2755                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2756                          * function description)
2757                          */
2758                         void *map = kmap_atomic(p);
2759                         memcpy(buf, map + offset, length);
2760                         kunmap_atomic(map);
2761                 } else
2762                         memset(buf, 0, length);
2763
2764                 addr += length;
2765                 buf += length;
2766                 copied += length;
2767                 count -= length;
2768         }
2769         return copied;
2770 }
2771
2772 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2773 {
2774         struct page *p;
2775         int copied = 0;
2776
2777         while (count) {
2778                 unsigned long offset, length;
2779
2780                 offset = offset_in_page(addr);
2781                 length = PAGE_SIZE - offset;
2782                 if (length > count)
2783                         length = count;
2784                 p = vmalloc_to_page(addr);
2785                 /*
2786                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2787                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2788                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2789                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2790                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2791                  */
2792                 if (p) {
2793                         /*
2794                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2795                          * function description)
2796                          */
2797                         void *map = kmap_atomic(p);
2798                         memcpy(map + offset, buf, length);
2799                         kunmap_atomic(map);
2800                 }
2801                 addr += length;
2802                 buf += length;
2803                 copied += length;
2804                 count -= length;
2805         }
2806         return copied;
2807 }
2808
2809 /**
2810  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2811  * @buf:     buffer for reading data
2812  * @addr:    vm address.
2813  * @count:   number of bytes to be read.
2814  *
2815  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2816  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2817  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2818  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2819  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2820  *
2821  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2822  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2823  *
2824  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2825  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2826  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2827  * any information, as /dev/kmem.
2828  *
2829  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2830  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2831  * include any intersection with valid vmalloc area
2832  */
2833 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2834 {
2835         struct vmap_area *va;
2836         struct vm_struct *vm;
2837         char *vaddr, *buf_start = buf;
2838         unsigned long buflen = count;
2839         unsigned long n;
2840
2841         /* Don't allow overflow */
2842         if ((unsigned long) addr + count < count)
2843                 count = -(unsigned long) addr;
2844
2845         spin_lock(&vmap_area_lock);
2846         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2847                 if (!count)
2848                         break;
2849
2850                 if (!va->vm)
2851                         continue;
2852
2853                 vm = va->vm;
2854                 vaddr = (char *) vm->addr;
2855                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2856                         continue;
2857                 while (addr < vaddr) {
2858                         if (count == 0)
2859                                 goto finished;
2860                         *buf = '\0';
2861                         buf++;
2862                         addr++;
2863                         count--;
2864                 }
2865                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2866                 if (n > count)
2867                         n = count;
2868                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2869                         aligned_vread(buf, addr, n);
2870                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2871                         memset(buf, 0, n);
2872                 buf += n;
2873                 addr += n;
2874                 count -= n;
2875         }
2876 finished:
2877         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2878
2879         if (buf == buf_start)
2880                 return 0;
2881         /* zero-fill memory holes */
2882         if (buf != buf_start + buflen)
2883                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2884
2885         return buflen;
2886 }
2887
2888 /**
2889  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2890  * @buf:      buffer for source data
2891  * @addr:     vm address.
2892  * @count:    number of bytes to be read.
2893  *
2894  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2895  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2896  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2897  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2898  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2899  *
2900  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2901  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2902  *
2903  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2904  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2905  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2906  * any information, as /dev/kmem.
2907  *
2908  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2909  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2910  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2911  */
2912 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2913 {
2914         struct vmap_area *va;
2915         struct vm_struct *vm;
2916         char *vaddr;
2917         unsigned long n, buflen;
2918         int copied = 0;
2919
2920         /* Don't allow overflow */
2921         if ((unsigned long) addr + count < count)
2922                 count = -(unsigned long) addr;
2923         buflen = count;
2924
2925         spin_lock(&vmap_area_lock);
2926         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2927                 if (!count)
2928                         break;
2929
2930                 if (!va->vm)
2931                         continue;
2932
2933                 vm = va->vm;
2934                 vaddr = (char *) vm->addr;
2935                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2936                         continue;
2937                 while (addr < vaddr) {
2938                         if (count == 0)
2939                                 goto finished;
2940                         buf++;
2941                         addr++;
2942                         count--;
2943                 }
2944                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2945                 if (n > count)
2946                         n = count;
2947                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2948                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2949                         copied++;
2950                 }
2951                 buf += n;
2952                 addr += n;
2953                 count -= n;
2954         }
2955 finished:
2956         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2957         if (!copied)
2958                 return 0;
2959         return buflen;
2960 }
2961
2962 /**
2963  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
2964  * @vma:                vma to cover
2965  * @uaddr:              target user address to start at
2966  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
2967  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
2968  * @size:               size of map area
2969  *
2970  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
2971  *
2972  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2973  * and that it is big enough to cover the range starting at
2974  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2975  * met.
2976  *
2977  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2978  */
2979 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2980                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
2981                                 unsigned long size)
2982 {
2983         struct vm_struct *area;
2984         unsigned long off;
2985         unsigned long end_index;
2986
2987         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
2988                 return -EINVAL;
2989
2990         size = PAGE_ALIGN(size);
2991
2992         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2993                 return -EINVAL;
2994
2995         area = find_vm_area(kaddr);
2996         if (!area)
2997                 return -EINVAL;
2998
2999         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3000                 return -EINVAL;
3001
3002         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3003             end_index > get_vm_area_size(area))
3004                 return -EINVAL;
3005         kaddr += off;
3006
3007         do {
3008                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3009                 int ret;
3010
3011                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3012                 if (ret)
3013                         return ret;
3014
3015                 uaddr += PAGE_SIZE;
3016                 kaddr += PAGE_SIZE;
3017                 size -= PAGE_SIZE;
3018         } while (size > 0);
3019
3020         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3021
3022         return 0;
3023 }
3024 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3025
3026 /**
3027  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3028  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3029  * @addr:               vmalloc memory
3030  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3031  *
3032  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3033  *
3034  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3035  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3036  * that criteria isn't met.
3037  *
3038  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3039  */
3040 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3041                                                 unsigned long pgoff)
3042 {
3043         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3044                                            addr, pgoff,
3045                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3046 }
3047 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3048
3049 /*
3050  * Implement stubs for vmalloc_sync_[un]mappings () if the architecture chose
3051  * not to have one.
3052  *
3053  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3054  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3055  */
3056 void __weak vmalloc_sync_mappings(void)
3057 {
3058 }
3059
3060 void __weak vmalloc_sync_unmappings(void)
3061 {
3062 }
3063
3064 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3065 {
3066         pte_t ***p = data;
3067
3068         if (p) {
3069                 *(*p) = pte;
3070                 (*p)++;
3071         }
3072         return 0;
3073 }
3074
3075 /**
3076  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3077  * @size:          size of the area
3078  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3079  *
3080  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3081  *
3082  * This function reserves a range of kernel address space, and
3083  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3084  * are created.
3085  *
3086  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3087  * allocated for the VM area are returned.
3088  */
3089 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3090 {
3091         struct vm_struct *area;
3092
3093         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3094                                 __builtin_return_address(0));
3095         if (area == NULL)
3096                 return NULL;
3097
3098         /*
3099          * This ensures that page tables are constructed for this region
3100          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3101          */
3102         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3103                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3104                 free_vm_area(area);
3105                 return NULL;
3106         }
3107
3108         return area;
3109 }
3110 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3111
3112 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3113 {
3114         struct vm_struct *ret;
3115         ret = remove_vm_area(area->addr);
3116         BUG_ON(ret != area);
3117         kfree(area);
3118 }
3119 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3120
3121 #ifdef CONFIG_SMP
3122 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3123 {
3124         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3125 }
3126
3127 /**
3128  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3129  * @addr: target address
3130  *
3131  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3132  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3133  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3134  *   if there are no any areas before @addr.
3135  */
3136 static struct vmap_area *
3137 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3138 {
3139         struct vmap_area *va, *tmp;
3140         struct rb_node *n;
3141
3142         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3143         va = NULL;
3144
3145         while (n) {
3146                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3147                 if (tmp->va_start <= addr) {
3148                         va = tmp;
3149                         if (tmp->va_end >= addr)
3150                                 break;
3151
3152                         n = n->rb_right;
3153                 } else {
3154                         n = n->rb_left;
3155                 }
3156         }
3157
3158         return va;
3159 }
3160
3161 /**
3162  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3163  * of free block below VMALLOC_END
3164  * @va:
3165  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3166  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3167  *
3168  * Returns: determined end address within vmap_area
3169  */
3170 static unsigned long
3171 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3172 {
3173         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3174         unsigned long addr;
3175
3176         if (likely(*va)) {
3177                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3178                                 &free_vmap_area_list, list) {
3179                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3180                         if ((*va)->va_start < addr)
3181                                 return addr;
3182                 }
3183         }
3184
3185         return 0;
3186 }
3187
3188 /**
3189  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3190  * @offsets: array containing offset of each area
3191  * @sizes: array containing size of each area
3192  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3193  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3194  *
3195  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3196  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3197  *
3198  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3199  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3200  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3201  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3202  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3203  * areas are allocated from top.
3204  *
3205  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3206  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3207  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3208  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3209  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3210  * and the result is returned.
3211  */
3212 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3213                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3214                                      size_t align)
3215 {
3216         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3217         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3218         struct vmap_area **vas, *va;
3219         struct vm_struct **vms;
3220         int area, area2, last_area, term_area;
3221         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3222         bool purged = false;
3223         enum fit_type type;
3224
3225         /* verify parameters and allocate data structures */
3226         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3227         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3228                 start = offsets[area];
3229                 end = start + sizes[area];
3230
3231                 /* is everything aligned properly? */
3232                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3233                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3234
3235                 /* detect the area with the highest address */
3236                 if (start > offsets[last_area])
3237                         last_area = area;
3238
3239                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3240                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3241                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3242
3243                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3244                 }
3245         }
3246         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3247
3248         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3249                 WARN_ON(true);
3250                 return NULL;
3251         }
3252
3253         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3254         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3255         if (!vas || !vms)
3256                 goto err_free2;
3257
3258         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3259                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3260                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3261                 if (!vas[area] || !vms[area])
3262                         goto err_free;
3263         }
3264 retry:
3265         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3266
3267         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3268         area = term_area = last_area;
3269         start = offsets[area];
3270         end = start + sizes[area];
3271
3272         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3273         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3274
3275         while (true) {
3276                 /*
3277                  * base might have underflowed, add last_end before
3278                  * comparing.
3279                  */
3280                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3281                         goto overflow;
3282
3283                 /*
3284                  * Fitting base has not been found.
3285                  */
3286                 if (va == NULL)
3287                         goto overflow;
3288
3289                 /*
3290                  * If required width exceeds current VA block, move
3291                  * base downwards and then recheck.
3292                  */
3293                 if (base + end > va->va_end) {
3294                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3295                         term_area = area;
3296                         continue;
3297                 }
3298
3299                 /*
3300                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3301                  */
3302                 if (base + start < va->va_start) {
3303                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3304                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3305                         term_area = area;
3306                         continue;
3307                 }
3308
3309                 /*
3310                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3311                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3312                  */
3313                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3314                 if (area == term_area)
3315                         break;
3316
3317                 start = offsets[area];
3318                 end = start + sizes[area];
3319                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3320         }
3321
3322         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3323         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3324                 int ret;
3325
3326                 start = base + offsets[area];
3327                 size = sizes[area];
3328
3329                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3330                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3331                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3332                         goto recovery;
3333
3334                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3335                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3336                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3337                         goto recovery;
3338
3339                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3340                 if (unlikely(ret))
3341                         goto recovery;
3342
3343                 /* Allocated area. */
3344                 va = vas[area];
3345                 va->va_start = start;
3346                 va->va_end = start + size;
3347         }
3348
3349         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3350
3351         /* populate the kasan shadow space */
3352         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3353                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3354                         goto err_free_shadow;
3355
3356                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3357                                        sizes[area]);
3358         }
3359
3360         /* insert all vm's */
3361         spin_lock(&vmap_area_lock);
3362         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3363                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3364
3365                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3366                                  pcpu_get_vm_areas);
3367         }
3368         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3369
3370         kfree(vas);
3371         return vms;
3372
3373 recovery:
3374         /*
3375          * Remove previously allocated areas. There is no
3376          * need in removing these areas from the busy tree,
3377          * because they are inserted only on the final step
3378          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3379          */
3380         while (area--) {
3381                 orig_start = vas[area]->va_start;
3382                 orig_end = vas[area]->va_end;
3383                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3384                                             &free_vmap_area_list);
3385                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3386                                       va->va_start, va->va_end);
3387                 vas[area] = NULL;
3388         }
3389
3390 overflow:
3391         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3392         if (!purged) {
3393                 purge_vmap_area_lazy();
3394                 purged = true;
3395
3396                 /* Before "retry", check if we recover. */
3397                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3398                         if (vas[area])
3399                                 continue;
3400
3401                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3402                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3403                         if (!vas[area])
3404                                 goto err_free;
3405                 }
3406
3407                 goto retry;
3408         }
3409
3410 err_free:
3411         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3412                 if (vas[area])
3413                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3414
3415                 kfree(vms[area]);
3416         }
3417 err_free2:
3418         kfree(vas);
3419         kfree(vms);
3420         return NULL;
3421
3422 err_free_shadow:
3423         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3424         /*
3425          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3426          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3427          * being able to tolerate this case.
3428          */
3429         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3430                 orig_start = vas[area]->va_start;
3431                 orig_end = vas[area]->va_end;
3432                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3433                                             &free_vmap_area_list);
3434                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3435                                       va->va_start, va->va_end);
3436                 vas[area] = NULL;
3437                 kfree(vms[area]);
3438         }
3439         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3440         kfree(vas);
3441         kfree(vms);
3442         return NULL;
3443 }
3444
3445 /**
3446  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3447  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3448  * @nr_vms: the number of allocated areas
3449  *
3450  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3451  */
3452 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3453 {
3454         int i;
3455
3456         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3457                 free_vm_area(vms[i]);
3458         kfree(vms);
3459 }
3460 #endif  /* CONFIG_SMP */
3461
3462 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3463 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3464         __acquires(&vmap_purge_lock)
3465         __acquires(&vmap_area_lock)
3466 {
3467         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3468         spin_lock(&vmap_area_lock);
3469
3470         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3471 }
3472
3473 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3474 {
3475         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3476 }
3477
3478 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3479         __releases(&vmap_purge_lock)
3480         __releases(&vmap_area_lock)
3481 {
3482         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3483         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3484 }
3485
3486 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3487 {
3488         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3489                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3490
3491                 if (!counters)
3492                         return;
3493
3494                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3495                         return;
3496                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3497                 smp_rmb();
3498
3499                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3500
3501                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3502                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3503
3504                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3505                         if (counters[nr])
3506                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3507         }
3508 }
3509
3510 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3511 {
3512         struct llist_node *head;
3513         struct vmap_area *va;
3514
3515         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3516         if (head == NULL)
3517                 return;
3518
3519         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3520                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3521                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3522                         va->va_end - va->va_start);
3523         }
3524 }
3525
3526 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3527 {
3528         struct vmap_area *va;
3529         struct vm_struct *v;
3530
3531         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3532
3533         /*
3534          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3535          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3536          */
3537         if (!va->vm) {
3538                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3539                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3540                         va->va_end - va->va_start);
3541
3542                 return 0;
3543         }
3544
3545         v = va->vm;
3546
3547         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3548                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3549
3550         if (v->caller)
3551                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3552
3553         if (v->nr_pages)
3554                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3555
3556         if (v->phys_addr)
3557                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3558
3559         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3560                 seq_puts(m, " ioremap");
3561
3562         if (v->flags & VM_ALLOC)
3563                 seq_puts(m, " vmalloc");
3564
3565         if (v->flags & VM_MAP)
3566                 seq_puts(m, " vmap");
3567
3568         if (v->flags & VM_USERMAP)
3569                 seq_puts(m, " user");
3570
3571         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3572                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3573
3574         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3575                 seq_puts(m, " vpages");
3576
3577         show_numa_info(m, v);
3578         seq_putc(m, '\n');
3579
3580         /*
3581          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3582          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3583          * be address sorted, because the purge list is not
3584          * sorted.
3585          */
3586         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3587                 show_purge_info(m);
3588
3589         return 0;
3590 }
3591
3592 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3593         .start = s_start,
3594         .next = s_next,
3595         .stop = s_stop,
3596         .show = s_show,
3597 };
3598
3599 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3600 {
3601         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3602                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3603                                 &vmalloc_op,
3604                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3605         else
3606                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3607         return 0;
3608 }
3609 module_init(proc_vmalloc_init);
3610
3611 #endif