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