Merge tag 'hwlock-v5.5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/andersson...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.h>
29 #include <linux/rcupdate.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/kmemleak.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include <asm/shmparam.h>
41
42 #include "internal.h"
43
44 struct vfree_deferred {
45         struct llist_head list;
46         struct work_struct wq;
47 };
48 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
49
50 static void __vunmap(const void *, int);
51
52 static void free_work(struct work_struct *w)
53 {
54         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
55         struct llist_node *t, *llnode;
56
57         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
58                 __vunmap((void *)llnode, 1);
59 }
60
61 /*** Page table manipulation functions ***/
62
63 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
64 {
65         pte_t *pte;
66
67         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
68         do {
69                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
70                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
71         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
72 }
73
74 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
75 {
76         pmd_t *pmd;
77         unsigned long next;
78
79         pmd = pmd_offset(pud, addr);
80         do {
81                 next = pmd_addr_end(addr, end);
82                 if (pmd_clear_huge(pmd))
83                         continue;
84                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
85                         continue;
86                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
87         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end)
91 {
92         pud_t *pud;
93         unsigned long next;
94
95         pud = pud_offset(p4d, addr);
96         do {
97                 next = pud_addr_end(addr, end);
98                 if (pud_clear_huge(pud))
99                         continue;
100                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
101                         continue;
102                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
103         } while (pud++, addr = next, addr != end);
104 }
105
106 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
107 {
108         p4d_t *p4d;
109         unsigned long next;
110
111         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
112         do {
113                 next = p4d_addr_end(addr, end);
114                 if (p4d_clear_huge(p4d))
115                         continue;
116                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
117                         continue;
118                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next);
119         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
120 }
121
122 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
123 {
124         pgd_t *pgd;
125         unsigned long next;
126
127         BUG_ON(addr >= end);
128         pgd = pgd_offset_k(addr);
129         do {
130                 next = pgd_addr_end(addr, end);
131                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
132                         continue;
133                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next);
134         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
135 }
136
137 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
138                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
139 {
140         pte_t *pte;
141
142         /*
143          * nr is a running index into the array which helps higher level
144          * callers keep track of where we're up to.
145          */
146
147         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
148         if (!pte)
149                 return -ENOMEM;
150         do {
151                 struct page *page = pages[*nr];
152
153                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
154                         return -EBUSY;
155                 if (WARN_ON(!page))
156                         return -ENOMEM;
157                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
158                 (*nr)++;
159         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
160         return 0;
161 }
162
163 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
164                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
165 {
166         pmd_t *pmd;
167         unsigned long next;
168
169         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
170         if (!pmd)
171                 return -ENOMEM;
172         do {
173                 next = pmd_addr_end(addr, end);
174                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
175                         return -ENOMEM;
176         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
177         return 0;
178 }
179
180 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
181                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
182 {
183         pud_t *pud;
184         unsigned long next;
185
186         pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
187         if (!pud)
188                 return -ENOMEM;
189         do {
190                 next = pud_addr_end(addr, end);
191                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
192                         return -ENOMEM;
193         } while (pud++, addr = next, addr != end);
194         return 0;
195 }
196
197 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
198                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
199 {
200         p4d_t *p4d;
201         unsigned long next;
202
203         p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
204         if (!p4d)
205                 return -ENOMEM;
206         do {
207                 next = p4d_addr_end(addr, end);
208                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr))
209                         return -ENOMEM;
210         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
211         return 0;
212 }
213
214 /*
215  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
216  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
217  *
218  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
219  */
220 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
221                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
222 {
223         pgd_t *pgd;
224         unsigned long next;
225         unsigned long addr = start;
226         int err = 0;
227         int nr = 0;
228
229         BUG_ON(addr >= end);
230         pgd = pgd_offset_k(addr);
231         do {
232                 next = pgd_addr_end(addr, end);
233                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
234                 if (err)
235                         return err;
236         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
237
238         return nr;
239 }
240
241 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
242                            pgprot_t prot, struct page **pages)
243 {
244         int ret;
245
246         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
247         flush_cache_vmap(start, end);
248         return ret;
249 }
250
251 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
252 {
253         /*
254          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
255          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
256          * just put it in the vmalloc space.
257          */
258 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
259         unsigned long addr = (unsigned long)x;
260         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
261                 return 1;
262 #endif
263         return is_vmalloc_addr(x);
264 }
265
266 /*
267  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
268  */
269 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
270 {
271         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
272         struct page *page = NULL;
273         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
274         p4d_t *p4d;
275         pud_t *pud;
276         pmd_t *pmd;
277         pte_t *ptep, pte;
278
279         /*
280          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
281          * architectures that do not vmalloc module space
282          */
283         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
284
285         if (pgd_none(*pgd))
286                 return NULL;
287         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
288         if (p4d_none(*p4d))
289                 return NULL;
290         pud = pud_offset(p4d, addr);
291
292         /*
293          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
294          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
295          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
296          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
297          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
298          * no correct value to return for them.
299          */
300         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
301         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
302                 return NULL;
303         pmd = pmd_offset(pud, addr);
304         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
305         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
306                 return NULL;
307
308         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
309         pte = *ptep;
310         if (pte_present(pte))
311                 page = pte_page(pte);
312         pte_unmap(ptep);
313         return page;
314 }
315 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
316
317 /*
318  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
319  */
320 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
321 {
322         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
323 }
324 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
325
326
327 /*** Global kva allocator ***/
328
329 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
330 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
331
332
333 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
334 /* Export for kexec only */
335 LIST_HEAD(vmap_area_list);
336 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
337 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
338 static bool vmap_initialized __read_mostly;
339
340 /*
341  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
342  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
343  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
344  * free block.
345  */
346 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
347
348 /*
349  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
350  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
351  */
352 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
353
354 /*
355  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
356  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
357  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
358  * object is released.
359  *
360  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
361  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
362  * find a lowest match of free area.
363  */
364 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
365
366 /*
367  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
368  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
369  * to use more permissive allocation masks.
370  */
371 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
372
373 static __always_inline unsigned long
374 va_size(struct vmap_area *va)
375 {
376         return (va->va_end - va->va_start);
377 }
378
379 static __always_inline unsigned long
380 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
381 {
382         struct vmap_area *va;
383
384         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
385         return va ? va->subtree_max_size : 0;
386 }
387
388 /*
389  * Gets called when remove the node and rotate.
390  */
391 static __always_inline unsigned long
392 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
393 {
394         return max3(va_size(va),
395                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
396                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
397 }
398
399 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
400         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
401
402 static void purge_vmap_area_lazy(void);
403 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
404 static unsigned long lazy_max_pages(void);
405
406 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
407
408 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
409 {
410         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
411 }
412
413 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
414 {
415         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
416
417         while (n) {
418                 struct vmap_area *va;
419
420                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
421                 if (addr < va->va_start)
422                         n = n->rb_left;
423                 else if (addr >= va->va_end)
424                         n = n->rb_right;
425                 else
426                         return va;
427         }
428
429         return NULL;
430 }
431
432 /*
433  * This function returns back addresses of parent node
434  * and its left or right link for further processing.
435  */
436 static __always_inline struct rb_node **
437 find_va_links(struct vmap_area *va,
438         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
439         struct rb_node **parent)
440 {
441         struct vmap_area *tmp_va;
442         struct rb_node **link;
443
444         if (root) {
445                 link = &root->rb_node;
446                 if (unlikely(!*link)) {
447                         *parent = NULL;
448                         return link;
449                 }
450         } else {
451                 link = &from;
452         }
453
454         /*
455          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
456          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
457          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
458          */
459         do {
460                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
461
462                 /*
463                  * During the traversal we also do some sanity check.
464                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
465                  * or full overlaps.
466                  */
467                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
468                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
469                         link = &(*link)->rb_left;
470                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
471                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
472                         link = &(*link)->rb_right;
473                 else
474                         BUG();
475         } while (*link);
476
477         *parent = &tmp_va->rb_node;
478         return link;
479 }
480
481 static __always_inline struct list_head *
482 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
483 {
484         struct list_head *list;
485
486         if (unlikely(!parent))
487                 /*
488                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
489                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
490                  * there is no free vmap space. Normally it does not
491                  * happen but we handle this case anyway.
492                  */
493                 return NULL;
494
495         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
496         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
497 }
498
499 static __always_inline void
500 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
501         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
502 {
503         /*
504          * VA is still not in the list, but we can
505          * identify its future previous list_head node.
506          */
507         if (likely(parent)) {
508                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
509                 if (&parent->rb_right != link)
510                         head = head->prev;
511         }
512
513         /* Insert to the rb-tree */
514         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
515         if (root == &free_vmap_area_root) {
516                 /*
517                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
518                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
519                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
520                  * It is because of we populate the tree from the bottom
521                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
522                  *
523                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
524                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
525                  * the correct order later on.
526                  */
527                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
528                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
529                 va->subtree_max_size = 0;
530         } else {
531                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
532         }
533
534         /* Address-sort this list */
535         list_add(&va->list, head);
536 }
537
538 static __always_inline void
539 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
540 {
541         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
542                 return;
543
544         if (root == &free_vmap_area_root)
545                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
546                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
547         else
548                 rb_erase(&va->rb_node, root);
549
550         list_del(&va->list);
551         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
552 }
553
554 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
555 static void
556 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
557 {
558         struct vmap_area *va;
559         struct rb_node *node;
560         unsigned long size;
561         bool found = false;
562
563         if (n == NULL)
564                 return;
565
566         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
567         size = va->subtree_max_size;
568         node = n;
569
570         while (node) {
571                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
572
573                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
574                         node = node->rb_left;
575                 } else {
576                         if (va_size(va) == size) {
577                                 found = true;
578                                 break;
579                         }
580
581                         node = node->rb_right;
582                 }
583         }
584
585         if (!found) {
586                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
587                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
588                         va_size(va), va->subtree_max_size);
589         }
590
591         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
592         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
593 }
594 #endif
595
596 /*
597  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
598  * levels starting from VA point. The propagation must be done
599  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
600  * in case of newly inserting of VA to the tree.
601  *
602  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
603  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
604  * - After VA has been shrunk(allocation path);
605  * - After VA has been increased(merging path).
606  *
607  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
608  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
609  * to the root node.
610  *
611  *       4--8
612  *        /\
613  *       /  \
614  *      /    \
615  *    2--2  8--8
616  *
617  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
618  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
619  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
620  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
621  * node becomes 4--6.
622  */
623 static __always_inline void
624 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
625 {
626         struct rb_node *node = &va->rb_node;
627         unsigned long new_va_sub_max_size;
628
629         while (node) {
630                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
631                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
632
633                 /*
634                  * If the newly calculated maximum available size of the
635                  * subtree is equal to the current one, then it means that
636                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
637                  * this point to save cycles.
638                  */
639                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
640                         break;
641
642                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
643                 node = rb_parent(&va->rb_node);
644         }
645
646 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
647         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
648 #endif
649 }
650
651 static void
652 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
653         struct rb_root *root, struct list_head *head)
654 {
655         struct rb_node **link;
656         struct rb_node *parent;
657
658         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
659         link_va(va, root, parent, link, head);
660 }
661
662 static void
663 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
664         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
665         struct list_head *head)
666 {
667         struct rb_node **link;
668         struct rb_node *parent;
669
670         if (from)
671                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
672         else
673                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
674
675         link_va(va, root, parent, link, head);
676         augment_tree_propagate_from(va);
677 }
678
679 /*
680  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
681  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
682  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
683  * freed.
684  */
685 static __always_inline void
686 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
687         struct rb_root *root, struct list_head *head)
688 {
689         struct vmap_area *sibling;
690         struct list_head *next;
691         struct rb_node **link;
692         struct rb_node *parent;
693         bool merged = false;
694
695         /*
696          * Find a place in the tree where VA potentially will be
697          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
698          */
699         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
700
701         /*
702          * Get next node of VA to check if merging can be done.
703          */
704         next = get_va_next_sibling(parent, link);
705         if (unlikely(next == NULL))
706                 goto insert;
707
708         /*
709          * start            end
710          * |                |
711          * |<------VA------>|<-----Next----->|
712          *                  |                |
713          *                  start            end
714          */
715         if (next != head) {
716                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
717                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
718                         sibling->va_start = va->va_start;
719
720                         /* Check and update the tree if needed. */
721                         augment_tree_propagate_from(sibling);
722
723                         /* Free vmap_area object. */
724                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
725
726                         /* Point to the new merged area. */
727                         va = sibling;
728                         merged = true;
729                 }
730         }
731
732         /*
733          * start            end
734          * |                |
735          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
736          *                  |                |
737          *                  start            end
738          */
739         if (next->prev != head) {
740                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
741                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
742                         sibling->va_end = va->va_end;
743
744                         /* Check and update the tree if needed. */
745                         augment_tree_propagate_from(sibling);
746
747                         if (merged)
748                                 unlink_va(va, root);
749
750                         /* Free vmap_area object. */
751                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
752                         return;
753                 }
754         }
755
756 insert:
757         if (!merged) {
758                 link_va(va, root, parent, link, head);
759                 augment_tree_propagate_from(va);
760         }
761 }
762
763 static __always_inline bool
764 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
765         unsigned long align, unsigned long vstart)
766 {
767         unsigned long nva_start_addr;
768
769         if (va->va_start > vstart)
770                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
771         else
772                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
773
774         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
775         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
776                         nva_start_addr < vstart)
777                 return false;
778
779         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
780 }
781
782 /*
783  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
784  * that will accomplish the request corresponding to passing
785  * parameters.
786  */
787 static __always_inline struct vmap_area *
788 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
789         unsigned long align, unsigned long vstart)
790 {
791         struct vmap_area *va;
792         struct rb_node *node;
793         unsigned long length;
794
795         /* Start from the root. */
796         node = free_vmap_area_root.rb_node;
797
798         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
799         length = size + align - 1;
800
801         while (node) {
802                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
803
804                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
805                                 vstart < va->va_start) {
806                         node = node->rb_left;
807                 } else {
808                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
809                                 return va;
810
811                         /*
812                          * Does not make sense to go deeper towards the right
813                          * sub-tree if it does not have a free block that is
814                          * equal or bigger to the requested search length.
815                          */
816                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
817                                 node = node->rb_right;
818                                 continue;
819                         }
820
821                         /*
822                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
823                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
824                          * only once due to "vstart" restriction.
825                          */
826                         while ((node = rb_parent(node))) {
827                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
828                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
829                                         return va;
830
831                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
832                                                 vstart <= va->va_start) {
833                                         node = node->rb_right;
834                                         break;
835                                 }
836                         }
837                 }
838         }
839
840         return NULL;
841 }
842
843 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
844 #include <linux/random.h>
845
846 static struct vmap_area *
847 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
848         unsigned long align, unsigned long vstart)
849 {
850         struct vmap_area *va;
851
852         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
853                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
854                         continue;
855
856                 return va;
857         }
858
859         return NULL;
860 }
861
862 static void
863 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
864 {
865         struct vmap_area *va_1, *va_2;
866         unsigned long vstart;
867         unsigned int rnd;
868
869         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
870         vstart = VMALLOC_START + rnd;
871
872         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
873         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
874
875         if (va_1 != va_2)
876                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
877                         va_1, va_2, vstart);
878 }
879 #endif
880
881 enum fit_type {
882         NOTHING_FIT = 0,
883         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
884         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
885         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
886         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
887 };
888
889 static __always_inline enum fit_type
890 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
891         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
892 {
893         enum fit_type type;
894
895         /* Check if it is within VA. */
896         if (nva_start_addr < va->va_start ||
897                         nva_start_addr + size > va->va_end)
898                 return NOTHING_FIT;
899
900         /* Now classify. */
901         if (va->va_start == nva_start_addr) {
902                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
903                         type = FL_FIT_TYPE;
904                 else
905                         type = LE_FIT_TYPE;
906         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
907                 type = RE_FIT_TYPE;
908         } else {
909                 type = NE_FIT_TYPE;
910         }
911
912         return type;
913 }
914
915 static __always_inline int
916 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
917         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
918         enum fit_type type)
919 {
920         struct vmap_area *lva = NULL;
921
922         if (type == FL_FIT_TYPE) {
923                 /*
924                  * No need to split VA, it fully fits.
925                  *
926                  * |               |
927                  * V      NVA      V
928                  * |---------------|
929                  */
930                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
931                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
932         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
933                 /*
934                  * Split left edge of fit VA.
935                  *
936                  * |       |
937                  * V  NVA  V   R
938                  * |-------|-------|
939                  */
940                 va->va_start += size;
941         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
942                 /*
943                  * Split right edge of fit VA.
944                  *
945                  *         |       |
946                  *     L   V  NVA  V
947                  * |-------|-------|
948                  */
949                 va->va_end = nva_start_addr;
950         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
951                 /*
952                  * Split no edge of fit VA.
953                  *
954                  *     |       |
955                  *   L V  NVA  V R
956                  * |---|-------|---|
957                  */
958                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
959                 if (unlikely(!lva)) {
960                         /*
961                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
962                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
963                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
964                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
965                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
966                          * are its main fitting cases.
967                          *
968                          * There are a few exceptions though, as an example it is
969                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
970                          * big free space that has to be split.
971                          */
972                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
973                         if (!lva)
974                                 return -1;
975                 }
976
977                 /*
978                  * Build the remainder.
979                  */
980                 lva->va_start = va->va_start;
981                 lva->va_end = nva_start_addr;
982
983                 /*
984                  * Shrink this VA to remaining size.
985                  */
986                 va->va_start = nva_start_addr + size;
987         } else {
988                 return -1;
989         }
990
991         if (type != FL_FIT_TYPE) {
992                 augment_tree_propagate_from(va);
993
994                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
995                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
996                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
997         }
998
999         return 0;
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1004  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1005  */
1006 static __always_inline unsigned long
1007 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1008         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1009 {
1010         unsigned long nva_start_addr;
1011         struct vmap_area *va;
1012         enum fit_type type;
1013         int ret;
1014
1015         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1016         if (unlikely(!va))
1017                 return vend;
1018
1019         if (va->va_start > vstart)
1020                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1021         else
1022                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1023
1024         /* Check the "vend" restriction. */
1025         if (nva_start_addr + size > vend)
1026                 return vend;
1027
1028         /* Classify what we have found. */
1029         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1030         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1031                 return vend;
1032
1033         /* Update the free vmap_area. */
1034         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1035         if (ret)
1036                 return vend;
1037
1038 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1039         find_vmap_lowest_match_check(size);
1040 #endif
1041
1042         return nva_start_addr;
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1047  * vstart and vend.
1048  */
1049 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1050                                 unsigned long align,
1051                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1052                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1053 {
1054         struct vmap_area *va, *pva;
1055         unsigned long addr;
1056         int purged = 0;
1057
1058         BUG_ON(!size);
1059         BUG_ON(offset_in_page(size));
1060         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1061
1062         if (unlikely(!vmap_initialized))
1063                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1064
1065         might_sleep();
1066
1067         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep,
1068                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1069         if (unlikely(!va))
1070                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1071
1072         /*
1073          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1074          * to avoid false negatives.
1075          */
1076         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
1077
1078 retry:
1079         /*
1080          * Preload this CPU with one extra vmap_area object to ensure
1081          * that we have it available when fit type of free area is
1082          * NE_FIT_TYPE.
1083          *
1084          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1085          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1086          * low memory condition and high memory pressure.
1087          *
1088          * Even if it fails we do not really care about that. Just proceed
1089          * as it is. "overflow" path will refill the cache we allocate from.
1090          */
1091         preempt_disable();
1092         if (!__this_cpu_read(ne_fit_preload_node)) {
1093                 preempt_enable();
1094                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL, node);
1095                 preempt_disable();
1096
1097                 if (__this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva)) {
1098                         if (pva)
1099                                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1100                 }
1101         }
1102
1103         spin_lock(&vmap_area_lock);
1104         preempt_enable();
1105
1106         /*
1107          * If an allocation fails, the "vend" address is
1108          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1109          */
1110         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1111         if (unlikely(addr == vend))
1112                 goto overflow;
1113
1114         va->va_start = addr;
1115         va->va_end = addr + size;
1116         va->vm = NULL;
1117         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1118
1119         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1120
1121         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1122         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1123         BUG_ON(va->va_end > vend);
1124
1125         return va;
1126
1127 overflow:
1128         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1129         if (!purged) {
1130                 purge_vmap_area_lazy();
1131                 purged = 1;
1132                 goto retry;
1133         }
1134
1135         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1136                 unsigned long freed = 0;
1137                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1138                 if (freed > 0) {
1139                         purged = 0;
1140                         goto retry;
1141                 }
1142         }
1143
1144         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1145                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1146                         size);
1147
1148         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1149         return ERR_PTR(-EBUSY);
1150 }
1151
1152 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1153 {
1154         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1155 }
1156 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1157
1158 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1159 {
1160         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1163
1164 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1165 {
1166         /*
1167          * Remove from the busy tree/list.
1168          */
1169         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1170
1171         /*
1172          * Merge VA with its neighbors, otherwise just add it.
1173          */
1174         merge_or_add_vmap_area(va,
1175                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1180  */
1181 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1182 {
1183         spin_lock(&vmap_area_lock);
1184         __free_vmap_area(va);
1185         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
1190  */
1191 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1192 {
1193         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1198  * before attempting to purge with a TLB flush.
1199  *
1200  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1201  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1202  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1203  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1204  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1205  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1206  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1207  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1208  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1209  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1210  * becomes a problem on bigger systems.
1211  */
1212 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1213 {
1214         unsigned int log;
1215
1216         log = fls(num_online_cpus());
1217
1218         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1219 }
1220
1221 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1222
1223 /*
1224  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1225  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1226  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1227  */
1228 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1229
1230 /* for per-CPU blocks */
1231 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1232
1233 /*
1234  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1235  * immediately freed.
1236  */
1237 void set_iounmap_nonlazy(void)
1238 {
1239         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1244  */
1245 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1246 {
1247         unsigned long resched_threshold;
1248         struct llist_node *valist;
1249         struct vmap_area *va;
1250         struct vmap_area *n_va;
1251
1252         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1253
1254         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1255         if (unlikely(valist == NULL))
1256                 return false;
1257
1258         /*
1259          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1260          * before they are freed.
1261          */
1262         vmalloc_sync_all();
1263
1264         /*
1265          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1266          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1267          */
1268         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1269                 if (va->va_start < start)
1270                         start = va->va_start;
1271                 if (va->va_end > end)
1272                         end = va->va_end;
1273         }
1274
1275         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1276         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1277
1278         spin_lock(&vmap_area_lock);
1279         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1280                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1281
1282                 /*
1283                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1284                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1285                  * anything.
1286                  */
1287                 merge_or_add_vmap_area(va,
1288                         &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1289
1290                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1291
1292                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1293                         cond_resched_lock(&vmap_area_lock);
1294         }
1295         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1296         return true;
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1301  * is already purging.
1302  */
1303 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1304 {
1305         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1306                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1307                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1308         }
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1313  */
1314 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1315 {
1316         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1317         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1318         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1319         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1324  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1325  * previously.
1326  */
1327 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1328 {
1329         unsigned long nr_lazy;
1330
1331         spin_lock(&vmap_area_lock);
1332         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1333         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1334
1335         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1336                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1337
1338         /* After this point, we may free va at any time */
1339         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1340
1341         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1342                 try_purge_vmap_area_lazy();
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Free and unmap a vmap area
1347  */
1348 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1349 {
1350         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1351         unmap_vmap_area(va);
1352         if (debug_pagealloc_enabled())
1353                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1354
1355         free_vmap_area_noflush(va);
1356 }
1357
1358 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1359 {
1360         struct vmap_area *va;
1361
1362         spin_lock(&vmap_area_lock);
1363         va = __find_vmap_area(addr);
1364         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1365
1366         return va;
1367 }
1368
1369 /*** Per cpu kva allocator ***/
1370
1371 /*
1372  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1373  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1374  */
1375 /*
1376  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1377  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1378  * instead (we just need a rough idea)
1379  */
1380 #if BITS_PER_LONG == 32
1381 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1382 #else
1383 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1384 #endif
1385
1386 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1387 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1388 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1389 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1390 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1391 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1392 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1393                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1394                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1395                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1396
1397 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1398
1399 struct vmap_block_queue {
1400         spinlock_t lock;
1401         struct list_head free;
1402 };
1403
1404 struct vmap_block {
1405         spinlock_t lock;
1406         struct vmap_area *va;
1407         unsigned long free, dirty;
1408         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1409         struct list_head free_list;
1410         struct rcu_head rcu_head;
1411         struct list_head purge;
1412 };
1413
1414 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1415 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1416
1417 /*
1418  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1419  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1420  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1421  */
1422 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1423 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1424
1425 /*
1426  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1427  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1428  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1429  * big problem.
1430  */
1431
1432 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1433 {
1434         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1435         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1436         return addr;
1437 }
1438
1439 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1440 {
1441         unsigned long addr;
1442
1443         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1444         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1445         return (void *)addr;
1446 }
1447
1448 /**
1449  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1450  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1451  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1452  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1453  *
1454  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1455  */
1456 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1457 {
1458         struct vmap_block_queue *vbq;
1459         struct vmap_block *vb;
1460         struct vmap_area *va;
1461         unsigned long vb_idx;
1462         int node, err;
1463         void *vaddr;
1464
1465         node = numa_node_id();
1466
1467         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1468                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1469         if (unlikely(!vb))
1470                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1471
1472         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1473                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1474                                         node, gfp_mask);
1475         if (IS_ERR(va)) {
1476                 kfree(vb);
1477                 return ERR_CAST(va);
1478         }
1479
1480         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1481         if (unlikely(err)) {
1482                 kfree(vb);
1483                 free_vmap_area(va);
1484                 return ERR_PTR(err);
1485         }
1486
1487         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1488         spin_lock_init(&vb->lock);
1489         vb->va = va;
1490         /* At least something should be left free */
1491         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1492         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1493         vb->dirty = 0;
1494         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1495         vb->dirty_max = 0;
1496         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1497
1498         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1499         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1500         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1501         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1502         BUG_ON(err);
1503         radix_tree_preload_end();
1504
1505         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1506         spin_lock(&vbq->lock);
1507         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1508         spin_unlock(&vbq->lock);
1509         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1510
1511         return vaddr;
1512 }
1513
1514 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1515 {
1516         struct vmap_block *tmp;
1517         unsigned long vb_idx;
1518
1519         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1520         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1521         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1522         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1523         BUG_ON(tmp != vb);
1524
1525         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1526         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1527 }
1528
1529 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1530 {
1531         LIST_HEAD(purge);
1532         struct vmap_block *vb;
1533         struct vmap_block *n_vb;
1534         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1535
1536         rcu_read_lock();
1537         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1538
1539                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1540                         continue;
1541
1542                 spin_lock(&vb->lock);
1543                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1544                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1545                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1546                         vb->dirty_min = 0;
1547                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1548                         spin_lock(&vbq->lock);
1549                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1550                         spin_unlock(&vbq->lock);
1551                         spin_unlock(&vb->lock);
1552                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1553                 } else
1554                         spin_unlock(&vb->lock);
1555         }
1556         rcu_read_unlock();
1557
1558         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1559                 list_del(&vb->purge);
1560                 free_vmap_block(vb);
1561         }
1562 }
1563
1564 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1565 {
1566         int cpu;
1567
1568         for_each_possible_cpu(cpu)
1569                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1570 }
1571
1572 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1573 {
1574         struct vmap_block_queue *vbq;
1575         struct vmap_block *vb;
1576         void *vaddr = NULL;
1577         unsigned int order;
1578
1579         BUG_ON(offset_in_page(size));
1580         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1581         if (WARN_ON(size == 0)) {
1582                 /*
1583                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1584                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1585                  * early.
1586                  */
1587                 return NULL;
1588         }
1589         order = get_order(size);
1590
1591         rcu_read_lock();
1592         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1593         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1594                 unsigned long pages_off;
1595
1596                 spin_lock(&vb->lock);
1597                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1598                         spin_unlock(&vb->lock);
1599                         continue;
1600                 }
1601
1602                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1603                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1604                 vb->free -= 1UL << order;
1605                 if (vb->free == 0) {
1606                         spin_lock(&vbq->lock);
1607                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1608                         spin_unlock(&vbq->lock);
1609                 }
1610
1611                 spin_unlock(&vb->lock);
1612                 break;
1613         }
1614
1615         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1616         rcu_read_unlock();
1617
1618         /* Allocate new block if nothing was found */
1619         if (!vaddr)
1620                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1621
1622         return vaddr;
1623 }
1624
1625 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1626 {
1627         unsigned long offset;
1628         unsigned long vb_idx;
1629         unsigned int order;
1630         struct vmap_block *vb;
1631
1632         BUG_ON(offset_in_page(size));
1633         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1634
1635         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1636
1637         order = get_order(size);
1638
1639         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1640         offset >>= PAGE_SHIFT;
1641
1642         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1643         rcu_read_lock();
1644         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1645         rcu_read_unlock();
1646         BUG_ON(!vb);
1647
1648         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1649
1650         if (debug_pagealloc_enabled())
1651                 flush_tlb_kernel_range((unsigned long)addr,
1652                                         (unsigned long)addr + size);
1653
1654         spin_lock(&vb->lock);
1655
1656         /* Expand dirty range */
1657         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1658         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1659
1660         vb->dirty += 1UL << order;
1661         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1662                 BUG_ON(vb->free);
1663                 spin_unlock(&vb->lock);
1664                 free_vmap_block(vb);
1665         } else
1666                 spin_unlock(&vb->lock);
1667 }
1668
1669 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1670 {
1671         int cpu;
1672
1673         if (unlikely(!vmap_initialized))
1674                 return;
1675
1676         might_sleep();
1677
1678         for_each_possible_cpu(cpu) {
1679                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1680                 struct vmap_block *vb;
1681
1682                 rcu_read_lock();
1683                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1684                         spin_lock(&vb->lock);
1685                         if (vb->dirty) {
1686                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1687                                 unsigned long s, e;
1688
1689                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1690                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1691
1692                                 start = min(s, start);
1693                                 end   = max(e, end);
1694
1695                                 flush = 1;
1696                         }
1697                         spin_unlock(&vb->lock);
1698                 }
1699                 rcu_read_unlock();
1700         }
1701
1702         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1703         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1704         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1705                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1706         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1707 }
1708
1709 /**
1710  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1711  *
1712  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1713  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1714  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1715  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1716  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1717  *
1718  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1719  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1720  * from the vmap layer.
1721  */
1722 void vm_unmap_aliases(void)
1723 {
1724         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1725         int flush = 0;
1726
1727         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1728 }
1729 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1730
1731 /**
1732  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1733  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1734  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1735  */
1736 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1737 {
1738         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1739         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1740         struct vmap_area *va;
1741
1742         might_sleep();
1743         BUG_ON(!addr);
1744         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1745         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1746         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1747
1748         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1749                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1750                 vb_free(mem, size);
1751                 return;
1752         }
1753
1754         va = find_vmap_area(addr);
1755         BUG_ON(!va);
1756         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1757                                     (va->va_end - va->va_start));
1758         free_unmap_vmap_area(va);
1759 }
1760 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1761
1762 /**
1763  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1764  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1765  * @count: number of pages
1766  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1767  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1768  *
1769  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1770  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1771  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1772  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1773  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1774  *
1775  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1776  */
1777 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1778 {
1779         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1780         unsigned long addr;
1781         void *mem;
1782
1783         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1784                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1785                 if (IS_ERR(mem))
1786                         return NULL;
1787                 addr = (unsigned long)mem;
1788         } else {
1789                 struct vmap_area *va;
1790                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1791                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1792                 if (IS_ERR(va))
1793                         return NULL;
1794
1795                 addr = va->va_start;
1796                 mem = (void *)addr;
1797         }
1798         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1799                 vm_unmap_ram(mem, count);
1800                 return NULL;
1801         }
1802         return mem;
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1805
1806 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1807
1808 /**
1809  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1810  * @vm: vm_struct to add
1811  *
1812  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1813  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1814  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1815  *
1816  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1817  */
1818 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1819 {
1820         struct vm_struct *tmp, **p;
1821
1822         BUG_ON(vmap_initialized);
1823         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1824                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1825                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1826                         break;
1827                 } else
1828                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1829         }
1830         vm->next = *p;
1831         *p = vm;
1832 }
1833
1834 /**
1835  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1836  * @vm: vm_struct to register
1837  * @align: requested alignment
1838  *
1839  * This function is used to register kernel vm area before
1840  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1841  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1842  * vm->addr contains the allocated address.
1843  *
1844  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1845  */
1846 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1847 {
1848         static size_t vm_init_off __initdata;
1849         unsigned long addr;
1850
1851         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1852         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1853
1854         vm->addr = (void *)addr;
1855
1856         vm_area_add_early(vm);
1857 }
1858
1859 static void vmap_init_free_space(void)
1860 {
1861         unsigned long vmap_start = 1;
1862         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1863         struct vmap_area *busy, *free;
1864
1865         /*
1866          *     B     F     B     B     B     F
1867          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1868          *  |           The KVA space           |
1869          *  |<--------------------------------->|
1870          */
1871         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1872                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1873                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1874                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1875                                 free->va_start = vmap_start;
1876                                 free->va_end = busy->va_start;
1877
1878                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1879                                         &free_vmap_area_root,
1880                                                 &free_vmap_area_list);
1881                         }
1882                 }
1883
1884                 vmap_start = busy->va_end;
1885         }
1886
1887         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1888                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1889                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1890                         free->va_start = vmap_start;
1891                         free->va_end = vmap_end;
1892
1893                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1894                                 &free_vmap_area_root,
1895                                         &free_vmap_area_list);
1896                 }
1897         }
1898 }
1899
1900 void __init vmalloc_init(void)
1901 {
1902         struct vmap_area *va;
1903         struct vm_struct *tmp;
1904         int i;
1905
1906         /*
1907          * Create the cache for vmap_area objects.
1908          */
1909         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1910
1911         for_each_possible_cpu(i) {
1912                 struct vmap_block_queue *vbq;
1913                 struct vfree_deferred *p;
1914
1915                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1916                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1917                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1918                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1919                 init_llist_head(&p->list);
1920                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1921         }
1922
1923         /* Import existing vmlist entries. */
1924         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1925                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1926                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1927                         continue;
1928
1929                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1930                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1931                 va->vm = tmp;
1932                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1933         }
1934
1935         /*
1936          * Now we can initialize a free vmap space.
1937          */
1938         vmap_init_free_space();
1939         vmap_initialized = true;
1940 }
1941
1942 /**
1943  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1944  * @addr: start of the VM area to map
1945  * @size: size of the VM area to map
1946  * @prot: page protection flags to use
1947  * @pages: pages to map
1948  *
1949  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1950  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1951  * friends.
1952  *
1953  * NOTE:
1954  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1955  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1956  * before calling this function.
1957  *
1958  * RETURNS:
1959  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1960  */
1961 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1962                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1963 {
1964         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1965 }
1966
1967 /**
1968  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1969  * @addr: start of the VM area to unmap
1970  * @size: size of the VM area to unmap
1971  *
1972  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1973  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1974  * friends.
1975  *
1976  * NOTE:
1977  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1978  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1979  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1980  */
1981 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1982 {
1983         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1984 }
1985 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1986
1987 /**
1988  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1989  * @addr: start of the VM area to unmap
1990  * @size: size of the VM area to unmap
1991  *
1992  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1993  * the unmapping and tlb after.
1994  */
1995 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1996 {
1997         unsigned long end = addr + size;
1998
1999         flush_cache_vunmap(addr, end);
2000         vunmap_page_range(addr, end);
2001         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2002 }
2003 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
2004
2005 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
2006 {
2007         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2008         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
2009         int err;
2010
2011         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
2012
2013         return err > 0 ? 0 : err;
2014 }
2015 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
2016
2017 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2018                               unsigned long flags, const void *caller)
2019 {
2020         spin_lock(&vmap_area_lock);
2021         vm->flags = flags;
2022         vm->addr = (void *)va->va_start;
2023         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2024         vm->caller = caller;
2025         va->vm = vm;
2026         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2027 }
2028
2029 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2030 {
2031         /*
2032          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2033          * we should make sure that vm has proper values.
2034          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2035          */
2036         smp_wmb();
2037         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2038 }
2039
2040 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2041                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2042                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2043 {
2044         struct vmap_area *va;
2045         struct vm_struct *area;
2046
2047         BUG_ON(in_interrupt());
2048         size = PAGE_ALIGN(size);
2049         if (unlikely(!size))
2050                 return NULL;
2051
2052         if (flags & VM_IOREMAP)
2053                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2054                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2055
2056         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2057         if (unlikely(!area))
2058                 return NULL;
2059
2060         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2061                 size += PAGE_SIZE;
2062
2063         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2064         if (IS_ERR(va)) {
2065                 kfree(area);
2066                 return NULL;
2067         }
2068
2069         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2070
2071         return area;
2072 }
2073
2074 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
2075                                 unsigned long start, unsigned long end)
2076 {
2077         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2078                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
2079 }
2080 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
2081
2082 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2083                                        unsigned long start, unsigned long end,
2084                                        const void *caller)
2085 {
2086         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2087                                   GFP_KERNEL, caller);
2088 }
2089
2090 /**
2091  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2092  * @size:        size of the area
2093  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2094  *
2095  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2096  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2097  * on success or %NULL on failure.
2098  *
2099  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2100  */
2101 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2102 {
2103         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2104                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2105                                   __builtin_return_address(0));
2106 }
2107
2108 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2109                                 const void *caller)
2110 {
2111         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2112                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2113 }
2114
2115 /**
2116  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2117  * @addr:         base address
2118  *
2119  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2120  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2121  * pointer valid.
2122  *
2123  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2124  */
2125 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2126 {
2127         struct vmap_area *va;
2128
2129         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2130         if (!va)
2131                 return NULL;
2132
2133         return va->vm;
2134 }
2135
2136 /**
2137  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2138  * @addr:           base address
2139  *
2140  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2141  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2142  * on SMP machines, except for its size or flags.
2143  *
2144  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2145  */
2146 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2147 {
2148         struct vmap_area *va;
2149
2150         might_sleep();
2151
2152         spin_lock(&vmap_area_lock);
2153         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2154         if (va && va->vm) {
2155                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2156
2157                 va->vm = NULL;
2158                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2159
2160                 kasan_free_shadow(vm);
2161                 free_unmap_vmap_area(va);
2162
2163                 return vm;
2164         }
2165
2166         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2167         return NULL;
2168 }
2169
2170 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2171                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2172 {
2173         int i;
2174
2175         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2176                 if (page_address(area->pages[i]))
2177                         set_direct_map(area->pages[i]);
2178 }
2179
2180 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2181 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2182 {
2183         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2184         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2185         int flush_dmap = 0;
2186         int i;
2187
2188         remove_vm_area(area->addr);
2189
2190         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2191         if (!flush_reset)
2192                 return;
2193
2194         /*
2195          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2196          * return.
2197          */
2198         if (!deallocate_pages) {
2199                 vm_unmap_aliases();
2200                 return;
2201         }
2202
2203         /*
2204          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2205          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2206          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2207          */
2208         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2209                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2210                 if (addr) {
2211                         start = min(addr, start);
2212                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2213                         flush_dmap = 1;
2214                 }
2215         }
2216
2217         /*
2218          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2219          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2220          * reset the direct map permissions to the default.
2221          */
2222         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2223         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2224         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2225 }
2226
2227 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2228 {
2229         struct vm_struct *area;
2230
2231         if (!addr)
2232                 return;
2233
2234         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2235                         addr))
2236                 return;
2237
2238         area = find_vm_area(addr);
2239         if (unlikely(!area)) {
2240                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2241                                 addr);
2242                 return;
2243         }
2244
2245         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2246         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2247
2248         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2249
2250         if (deallocate_pages) {
2251                 int i;
2252
2253                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2254                         struct page *page = area->pages[i];
2255
2256                         BUG_ON(!page);
2257                         __free_pages(page, 0);
2258                 }
2259                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2260
2261                 kvfree(area->pages);
2262         }
2263
2264         kfree(area);
2265         return;
2266 }
2267
2268 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2269 {
2270         /*
2271          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2272          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2273          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2274          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2275          */
2276         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2277
2278         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2279                 schedule_work(&p->wq);
2280 }
2281
2282 /**
2283  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2284  * @addr:         memory base address
2285  *
2286  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2287  * except NMIs.
2288  */
2289 void vfree_atomic(const void *addr)
2290 {
2291         BUG_ON(in_nmi());
2292
2293         kmemleak_free(addr);
2294
2295         if (!addr)
2296                 return;
2297         __vfree_deferred(addr);
2298 }
2299
2300 static void __vfree(const void *addr)
2301 {
2302         if (unlikely(in_interrupt()))
2303                 __vfree_deferred(addr);
2304         else
2305                 __vunmap(addr, 1);
2306 }
2307
2308 /**
2309  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2310  * @addr:  memory base address
2311  *
2312  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2313  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2314  * NULL, no operation is performed.
2315  *
2316  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2317  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2318  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2319  *
2320  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2321  *
2322  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2323  */
2324 void vfree(const void *addr)
2325 {
2326         BUG_ON(in_nmi());
2327
2328         kmemleak_free(addr);
2329
2330         might_sleep_if(!in_interrupt());
2331
2332         if (!addr)
2333                 return;
2334
2335         __vfree(addr);
2336 }
2337 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2338
2339 /**
2340  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2341  * @addr:   memory base address
2342  *
2343  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2344  * which was created from the page array passed to vmap().
2345  *
2346  * Must not be called in interrupt context.
2347  */
2348 void vunmap(const void *addr)
2349 {
2350         BUG_ON(in_interrupt());
2351         might_sleep();
2352         if (addr)
2353                 __vunmap(addr, 0);
2354 }
2355 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2356
2357 /**
2358  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2359  * @pages: array of page pointers
2360  * @count: number of pages to map
2361  * @flags: vm_area->flags
2362  * @prot: page protection for the mapping
2363  *
2364  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2365  * space.
2366  *
2367  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2368  */
2369 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2370            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2371 {
2372         struct vm_struct *area;
2373         unsigned long size;             /* In bytes */
2374
2375         might_sleep();
2376
2377         if (count > totalram_pages())
2378                 return NULL;
2379
2380         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2381         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2382         if (!area)
2383                 return NULL;
2384
2385         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
2386                 vunmap(area->addr);
2387                 return NULL;
2388         }
2389
2390         return area->addr;
2391 }
2392 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2393
2394 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2395                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2396                             int node, const void *caller);
2397 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2398                                  pgprot_t prot, int node)
2399 {
2400         struct page **pages;
2401         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2402         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2403         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2404         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2405                                         0 :
2406                                         __GFP_HIGHMEM;
2407
2408         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2409         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2410
2411         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2412         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2413                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2414                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
2415         } else {
2416                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2417         }
2418
2419         if (!pages) {
2420                 remove_vm_area(area->addr);
2421                 kfree(area);
2422                 return NULL;
2423         }
2424
2425         area->pages = pages;
2426         area->nr_pages = nr_pages;
2427
2428         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2429                 struct page *page;
2430
2431                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2432                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2433                 else
2434                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2435
2436                 if (unlikely(!page)) {
2437                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2438                         area->nr_pages = i;
2439                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2440                         goto fail;
2441                 }
2442                 area->pages[i] = page;
2443                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask|highmem_mask))
2444                         cond_resched();
2445         }
2446         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2447
2448         if (map_vm_area(area, prot, pages))
2449                 goto fail;
2450         return area->addr;
2451
2452 fail:
2453         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2454                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2455                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2456         __vfree(area->addr);
2457         return NULL;
2458 }
2459
2460 /**
2461  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2462  * @size:                 allocation size
2463  * @align:                desired alignment
2464  * @start:                vm area range start
2465  * @end:                  vm area range end
2466  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2467  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2468  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2469  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2470  * @caller:               caller's return address
2471  *
2472  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2473  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2474  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2475  *
2476  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2477  */
2478 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2479                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2480                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2481                         const void *caller)
2482 {
2483         struct vm_struct *area;
2484         void *addr;
2485         unsigned long real_size = size;
2486
2487         size = PAGE_ALIGN(size);
2488         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2489                 goto fail;
2490
2491         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2492                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2493         if (!area)
2494                 goto fail;
2495
2496         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2497         if (!addr)
2498                 return NULL;
2499
2500         /*
2501          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2502          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2503          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2504          */
2505         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2506
2507         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2508
2509         return addr;
2510
2511 fail:
2512         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2513                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2514         return NULL;
2515 }
2516
2517 /*
2518  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2519  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2520  * than that.
2521  */
2522 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2523 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node_range);
2524 #endif
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  * @prot:           protection mask for the allocated pages
2532  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2533  * @caller:         caller's return address
2534  *
2535  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2536  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2537  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2538  *
2539  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2540  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2541  *
2542  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2543  * with mm people.
2544  *
2545  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2546  */
2547 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2548                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2549                             int node, const void *caller)
2550 {
2551         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2552                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
2553 }
2554
2555 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
2556 {
2557         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
2558                                 __builtin_return_address(0));
2559 }
2560 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2561
2562 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
2563                                         int node, gfp_t flags)
2564 {
2565         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
2566                                         node, __builtin_return_address(0));
2567 }
2568
2569
2570 void *__vmalloc_node_flags_caller(unsigned long size, int node, gfp_t flags,
2571                                   void *caller)
2572 {
2573         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL, node, caller);
2574 }
2575
2576 /**
2577  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2578  * @size:    allocation size
2579  *
2580  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2581  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2582  *
2583  * For tight control over page level allocator and protection flags
2584  * use __vmalloc() instead.
2585  *
2586  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2587  */
2588 void *vmalloc(unsigned long size)
2589 {
2590         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2591                                     GFP_KERNEL);
2592 }
2593 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2594
2595 /**
2596  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2597  * @size:    allocation size
2598  *
2599  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2600  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2601  * The memory allocated is set to zero.
2602  *
2603  * For tight control over page level allocator and protection flags
2604  * use __vmalloc() instead.
2605  *
2606  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2607  */
2608 void *vzalloc(unsigned long size)
2609 {
2610         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2611                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2612 }
2613 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2614
2615 /**
2616  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2617  * @size: allocation size
2618  *
2619  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2620  * without leaking data.
2621  *
2622  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2623  */
2624 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2625 {
2626         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2627                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2628                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2629                                     __builtin_return_address(0));
2630 }
2631 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2632
2633 /**
2634  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2635  * @size:         allocation size
2636  * @node:         numa node
2637  *
2638  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2639  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2640  *
2641  * For tight control over page level allocator and protection flags
2642  * use __vmalloc() instead.
2643  *
2644  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2645  */
2646 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2647 {
2648         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL,
2649                                         node, __builtin_return_address(0));
2650 }
2651 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2652
2653 /**
2654  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2655  * @size:       allocation size
2656  * @node:       numa node
2657  *
2658  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2659  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2660  * The memory allocated is set to zero.
2661  *
2662  * For tight control over page level allocator and protection flags
2663  * use __vmalloc_node() instead.
2664  *
2665  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2666  */
2667 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2668 {
2669         return __vmalloc_node_flags(size, node,
2670                          GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2671 }
2672 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2673
2674 /**
2675  * vmalloc_user_node_flags - allocate memory for userspace on a specific node
2676  * @size: allocation size
2677  * @node: numa node
2678  * @flags: flags for the page level allocator
2679  *
2680  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2681  * without leaking data.
2682  *
2683  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2684  */
2685 void *vmalloc_user_node_flags(unsigned long size, int node, gfp_t flags)
2686 {
2687         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2688                                     flags | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2689                                     VM_USERMAP, node,
2690                                     __builtin_return_address(0));
2691 }
2692 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user_node_flags);
2693
2694 /**
2695  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2696  * @size:         allocation size
2697  *
2698  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2699  * the page level allocator and map them into contiguous and
2700  * executable kernel virtual space.
2701  *
2702  * For tight control over page level allocator and protection flags
2703  * use __vmalloc() instead.
2704  *
2705  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2706  */
2707 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2708 {
2709         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2710                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2711                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2712 }
2713
2714 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2715 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2716 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2717 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2718 #else
2719 /*
2720  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2721  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2722  */
2723 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2724 #endif
2725
2726 /**
2727  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2728  * @size:       allocation size
2729  *
2730  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2731  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2732  *
2733  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2734  */
2735 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2736 {
2737         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
2738                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2739 }
2740 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2741
2742 /**
2743  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2744  * @size:            allocation size
2745  *
2746  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2747  * mapped to userspace without leaking data.
2748  *
2749  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2750  */
2751 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2752 {
2753         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2754                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2755                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2756                                     __builtin_return_address(0));
2757 }
2758 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2759
2760 /*
2761  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2762  * If the page is not present, fill zero.
2763  */
2764
2765 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2766 {
2767         struct page *p;
2768         int copied = 0;
2769
2770         while (count) {
2771                 unsigned long offset, length;
2772
2773                 offset = offset_in_page(addr);
2774                 length = PAGE_SIZE - offset;
2775                 if (length > count)
2776                         length = count;
2777                 p = vmalloc_to_page(addr);
2778                 /*
2779                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2780                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2781                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2782                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2783                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2784                  */
2785                 if (p) {
2786                         /*
2787                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2788                          * function description)
2789                          */
2790                         void *map = kmap_atomic(p);
2791                         memcpy(buf, map + offset, length);
2792                         kunmap_atomic(map);
2793                 } else
2794                         memset(buf, 0, length);
2795
2796                 addr += length;
2797                 buf += length;
2798                 copied += length;
2799                 count -= length;
2800         }
2801         return copied;
2802 }
2803
2804 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2805 {
2806         struct page *p;
2807         int copied = 0;
2808
2809         while (count) {
2810                 unsigned long offset, length;
2811
2812                 offset = offset_in_page(addr);
2813                 length = PAGE_SIZE - offset;
2814                 if (length > count)
2815                         length = count;
2816                 p = vmalloc_to_page(addr);
2817                 /*
2818                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2819                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2820                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2821                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2822                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2823                  */
2824                 if (p) {
2825                         /*
2826                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2827                          * function description)
2828                          */
2829                         void *map = kmap_atomic(p);
2830                         memcpy(map + offset, buf, length);
2831                         kunmap_atomic(map);
2832                 }
2833                 addr += length;
2834                 buf += length;
2835                 copied += length;
2836                 count -= length;
2837         }
2838         return copied;
2839 }
2840
2841 /**
2842  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2843  * @buf:     buffer for reading data
2844  * @addr:    vm address.
2845  * @count:   number of bytes to be read.
2846  *
2847  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2848  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2849  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2850  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2851  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2852  *
2853  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2854  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2855  *
2856  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2857  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2858  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2859  * any information, as /dev/kmem.
2860  *
2861  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2862  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2863  * include any intersection with valid vmalloc area
2864  */
2865 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2866 {
2867         struct vmap_area *va;
2868         struct vm_struct *vm;
2869         char *vaddr, *buf_start = buf;
2870         unsigned long buflen = count;
2871         unsigned long n;
2872
2873         /* Don't allow overflow */
2874         if ((unsigned long) addr + count < count)
2875                 count = -(unsigned long) addr;
2876
2877         spin_lock(&vmap_area_lock);
2878         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2879                 if (!count)
2880                         break;
2881
2882                 if (!va->vm)
2883                         continue;
2884
2885                 vm = va->vm;
2886                 vaddr = (char *) vm->addr;
2887                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2888                         continue;
2889                 while (addr < vaddr) {
2890                         if (count == 0)
2891                                 goto finished;
2892                         *buf = '\0';
2893                         buf++;
2894                         addr++;
2895                         count--;
2896                 }
2897                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2898                 if (n > count)
2899                         n = count;
2900                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2901                         aligned_vread(buf, addr, n);
2902                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2903                         memset(buf, 0, n);
2904                 buf += n;
2905                 addr += n;
2906                 count -= n;
2907         }
2908 finished:
2909         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2910
2911         if (buf == buf_start)
2912                 return 0;
2913         /* zero-fill memory holes */
2914         if (buf != buf_start + buflen)
2915                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2916
2917         return buflen;
2918 }
2919
2920 /**
2921  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2922  * @buf:      buffer for source data
2923  * @addr:     vm address.
2924  * @count:    number of bytes to be read.
2925  *
2926  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2927  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2928  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2929  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2930  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2931  *
2932  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2933  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2934  *
2935  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2936  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2937  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2938  * any information, as /dev/kmem.
2939  *
2940  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2941  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2942  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2943  */
2944 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2945 {
2946         struct vmap_area *va;
2947         struct vm_struct *vm;
2948         char *vaddr;
2949         unsigned long n, buflen;
2950         int copied = 0;
2951
2952         /* Don't allow overflow */
2953         if ((unsigned long) addr + count < count)
2954                 count = -(unsigned long) addr;
2955         buflen = count;
2956
2957         spin_lock(&vmap_area_lock);
2958         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2959                 if (!count)
2960                         break;
2961
2962                 if (!va->vm)
2963                         continue;
2964
2965                 vm = va->vm;
2966                 vaddr = (char *) vm->addr;
2967                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2968                         continue;
2969                 while (addr < vaddr) {
2970                         if (count == 0)
2971                                 goto finished;
2972                         buf++;
2973                         addr++;
2974                         count--;
2975                 }
2976                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2977                 if (n > count)
2978                         n = count;
2979                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2980                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2981                         copied++;
2982                 }
2983                 buf += n;
2984                 addr += n;
2985                 count -= n;
2986         }
2987 finished:
2988         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2989         if (!copied)
2990                 return 0;
2991         return buflen;
2992 }
2993
2994 /**
2995  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
2996  * @vma:                vma to cover
2997  * @uaddr:              target user address to start at
2998  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
2999  * @size:               size of map area
3000  *
3001  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3002  *
3003  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3004  * and that it is big enough to cover the range starting at
3005  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3006  * met.
3007  *
3008  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3009  */
3010 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3011                                 void *kaddr, unsigned long size)
3012 {
3013         struct vm_struct *area;
3014
3015         size = PAGE_ALIGN(size);
3016
3017         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3018                 return -EINVAL;
3019
3020         area = find_vm_area(kaddr);
3021         if (!area)
3022                 return -EINVAL;
3023
3024         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3025                 return -EINVAL;
3026
3027         if (kaddr + size > area->addr + get_vm_area_size(area))
3028                 return -EINVAL;
3029
3030         do {
3031                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3032                 int ret;
3033
3034                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3035                 if (ret)
3036                         return ret;
3037
3038                 uaddr += PAGE_SIZE;
3039                 kaddr += PAGE_SIZE;
3040                 size -= PAGE_SIZE;
3041         } while (size > 0);
3042
3043         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3044
3045         return 0;
3046 }
3047 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3048
3049 /**
3050  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3051  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3052  * @addr:               vmalloc memory
3053  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3054  *
3055  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3056  *
3057  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3058  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3059  * that criteria isn't met.
3060  *
3061  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3062  */
3063 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3064                                                 unsigned long pgoff)
3065 {
3066         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3067                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
3068                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3069 }
3070 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3071
3072 /*
3073  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
3074  * have one.
3075  *
3076  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3077  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3078  */
3079 void __weak vmalloc_sync_all(void)
3080 {
3081 }
3082
3083
3084 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3085 {
3086         pte_t ***p = data;
3087
3088         if (p) {
3089                 *(*p) = pte;
3090                 (*p)++;
3091         }
3092         return 0;
3093 }
3094
3095 /**
3096  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3097  * @size:          size of the area
3098  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3099  *
3100  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3101  *
3102  * This function reserves a range of kernel address space, and
3103  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3104  * are created.
3105  *
3106  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3107  * allocated for the VM area are returned.
3108  */
3109 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3110 {
3111         struct vm_struct *area;
3112
3113         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3114                                 __builtin_return_address(0));
3115         if (area == NULL)
3116                 return NULL;
3117
3118         /*
3119          * This ensures that page tables are constructed for this region
3120          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3121          */
3122         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3123                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3124                 free_vm_area(area);
3125                 return NULL;
3126         }
3127
3128         return area;
3129 }
3130 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3131
3132 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3133 {
3134         struct vm_struct *ret;
3135         ret = remove_vm_area(area->addr);
3136         BUG_ON(ret != area);
3137         kfree(area);
3138 }
3139 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3140
3141 #ifdef CONFIG_SMP
3142 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3143 {
3144         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3145 }
3146
3147 /**
3148  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3149  * @addr: target address
3150  *
3151  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3152  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3153  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3154  *   if there are no any areas before @addr.
3155  */
3156 static struct vmap_area *
3157 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3158 {
3159         struct vmap_area *va, *tmp;
3160         struct rb_node *n;
3161
3162         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3163         va = NULL;
3164
3165         while (n) {
3166                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3167                 if (tmp->va_start <= addr) {
3168                         va = tmp;
3169                         if (tmp->va_end >= addr)
3170                                 break;
3171
3172                         n = n->rb_right;
3173                 } else {
3174                         n = n->rb_left;
3175                 }
3176         }
3177
3178         return va;
3179 }
3180
3181 /**
3182  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3183  * of free block below VMALLOC_END
3184  * @va:
3185  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3186  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3187  *
3188  * Returns: determined end address within vmap_area
3189  */
3190 static unsigned long
3191 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3192 {
3193         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3194         unsigned long addr;
3195
3196         if (likely(*va)) {
3197                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3198                                 &free_vmap_area_list, list) {
3199                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3200                         if ((*va)->va_start < addr)
3201                                 return addr;
3202                 }
3203         }
3204
3205         return 0;
3206 }
3207
3208 /**
3209  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3210  * @offsets: array containing offset of each area
3211  * @sizes: array containing size of each area
3212  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3213  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3214  *
3215  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3216  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3217  *
3218  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3219  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3220  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3221  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3222  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3223  * areas are allocated from top.
3224  *
3225  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3226  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3227  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3228  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3229  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3230  * and the result is returned.
3231  */
3232 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3233                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3234                                      size_t align)
3235 {
3236         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3237         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3238         struct vmap_area **vas, *va;
3239         struct vm_struct **vms;
3240         int area, area2, last_area, term_area;
3241         unsigned long base, start, size, end, last_end;
3242         bool purged = false;
3243         enum fit_type type;
3244
3245         /* verify parameters and allocate data structures */
3246         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3247         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3248                 start = offsets[area];
3249                 end = start + sizes[area];
3250
3251                 /* is everything aligned properly? */
3252                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3253                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3254
3255                 /* detect the area with the highest address */
3256                 if (start > offsets[last_area])
3257                         last_area = area;
3258
3259                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3260                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3261                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3262
3263                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3264                 }
3265         }
3266         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3267
3268         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3269                 WARN_ON(true);
3270                 return NULL;
3271         }
3272
3273         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3274         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3275         if (!vas || !vms)
3276                 goto err_free2;
3277
3278         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3279                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3280                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3281                 if (!vas[area] || !vms[area])
3282                         goto err_free;
3283         }
3284 retry:
3285         spin_lock(&vmap_area_lock);
3286
3287         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3288         area = term_area = last_area;
3289         start = offsets[area];
3290         end = start + sizes[area];
3291
3292         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3293         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3294
3295         while (true) {
3296                 /*
3297                  * base might have underflowed, add last_end before
3298                  * comparing.
3299                  */
3300                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3301                         goto overflow;
3302
3303                 /*
3304                  * Fitting base has not been found.
3305                  */
3306                 if (va == NULL)
3307                         goto overflow;
3308
3309                 /*
3310                  * If required width exeeds current VA block, move
3311                  * base downwards and then recheck.
3312                  */
3313                 if (base + end > va->va_end) {
3314                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3315                         term_area = area;
3316                         continue;
3317                 }
3318
3319                 /*
3320                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3321                  */
3322                 if (base + start < va->va_start) {
3323                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3324                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3325                         term_area = area;
3326                         continue;
3327                 }
3328
3329                 /*
3330                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3331                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3332                  */
3333                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3334                 if (area == term_area)
3335                         break;
3336
3337                 start = offsets[area];
3338                 end = start + sizes[area];
3339                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3340         }
3341
3342         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3343         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3344                 int ret;
3345
3346                 start = base + offsets[area];
3347                 size = sizes[area];
3348
3349                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3350                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3351                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3352                         goto recovery;
3353
3354                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3355                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3356                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3357                         goto recovery;
3358
3359                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3360                 if (unlikely(ret))
3361                         goto recovery;
3362
3363                 /* Allocated area. */
3364                 va = vas[area];
3365                 va->va_start = start;
3366                 va->va_end = start + size;
3367
3368                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3369         }
3370
3371         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3372
3373         /* insert all vm's */
3374         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3375                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3376                                  pcpu_get_vm_areas);
3377
3378         kfree(vas);
3379         return vms;
3380
3381 recovery:
3382         /* Remove previously inserted areas. */
3383         while (area--) {
3384                 __free_vmap_area(vas[area]);
3385                 vas[area] = NULL;
3386         }
3387
3388 overflow:
3389         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3390         if (!purged) {
3391                 purge_vmap_area_lazy();
3392                 purged = true;
3393
3394                 /* Before "retry", check if we recover. */
3395                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3396                         if (vas[area])
3397                                 continue;
3398
3399                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3400                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3401                         if (!vas[area])
3402                                 goto err_free;
3403                 }
3404
3405                 goto retry;
3406         }
3407
3408 err_free:
3409         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3410                 if (vas[area])
3411                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3412
3413                 kfree(vms[area]);
3414         }
3415 err_free2:
3416         kfree(vas);
3417         kfree(vms);
3418         return NULL;
3419 }
3420
3421 /**
3422  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3423  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3424  * @nr_vms: the number of allocated areas
3425  *
3426  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3427  */
3428 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3429 {
3430         int i;
3431
3432         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3433                 free_vm_area(vms[i]);
3434         kfree(vms);
3435 }
3436 #endif  /* CONFIG_SMP */
3437
3438 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3439 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3440         __acquires(&vmap_area_lock)
3441 {
3442         spin_lock(&vmap_area_lock);
3443         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3444 }
3445
3446 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3447 {
3448         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3449 }
3450
3451 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3452         __releases(&vmap_area_lock)
3453 {
3454         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3455 }
3456
3457 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3458 {
3459         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3460                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3461
3462                 if (!counters)
3463                         return;
3464
3465                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3466                         return;
3467                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3468                 smp_rmb();
3469
3470                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3471
3472                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3473                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3474
3475                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3476                         if (counters[nr])
3477                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3478         }
3479 }
3480
3481 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3482 {
3483         struct llist_node *head;
3484         struct vmap_area *va;
3485
3486         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3487         if (head == NULL)
3488                 return;
3489
3490         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3491                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3492                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3493                         va->va_end - va->va_start);
3494         }
3495 }
3496
3497 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3498 {
3499         struct vmap_area *va;
3500         struct vm_struct *v;
3501
3502         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3503
3504         /*
3505          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3506          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3507          */
3508         if (!va->vm) {
3509                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3510                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3511                         va->va_end - va->va_start);
3512
3513                 return 0;
3514         }
3515
3516         v = va->vm;
3517
3518         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3519                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3520
3521         if (v->caller)
3522                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3523
3524         if (v->nr_pages)
3525                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3526
3527         if (v->phys_addr)
3528                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3529
3530         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3531                 seq_puts(m, " ioremap");
3532
3533         if (v->flags & VM_ALLOC)
3534                 seq_puts(m, " vmalloc");
3535
3536         if (v->flags & VM_MAP)
3537                 seq_puts(m, " vmap");
3538
3539         if (v->flags & VM_USERMAP)
3540                 seq_puts(m, " user");
3541
3542         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3543                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3544
3545         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3546                 seq_puts(m, " vpages");
3547
3548         show_numa_info(m, v);
3549         seq_putc(m, '\n');
3550
3551         /*
3552          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3553          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3554          * be address sorted, because the purge list is not
3555          * sorted.
3556          */
3557         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3558                 show_purge_info(m);
3559
3560         return 0;
3561 }
3562
3563 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3564         .start = s_start,
3565         .next = s_next,
3566         .stop = s_stop,
3567         .show = s_show,
3568 };
3569
3570 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3571 {
3572         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3573                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3574                                 &vmalloc_op,
3575                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3576         else
3577                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3578         return 0;
3579 }
3580 module_init(proc_vmalloc_init);
3581
3582 #endif