mm/vmalloc.c

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