mm/vmalloc.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/vmalloc.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/proc_fs.h>
  19 #include <linux/seq_file.h>
  20 #include <linux/debugobjects.h>
  21 #include <linux/kallsyms.h>
  22 #include <linux/list.h>
  23 #include <linux/rbtree.h>
  24 #include <linux/radix-tree.h>
  25 #include <linux/rcupdate.h>
  26 #include <linux/pfn.h>
  27 #include <linux/kmemleak.h>
  28
  29 #include <asm/atomic.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32
  33
  34 /*** Page table manipulation functions ***/
  35
  36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  37 {
  38         pte_t *pte;
  39
  40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  41         do {
  42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  45 }
  46
  47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  48 {
  49         pmd_t *pmd;
  50         unsigned long next;
  51
  52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  53         do {
  54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  56                         continue;
  57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  59 }
  60
  61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  62 {
  63         pud_t *pud;
  64         unsigned long next;
  65
  66         pud = pud_offset(pgd, addr);
  67         do {
  68                 next = pud_addr_end(addr, end);
  69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  70                         continue;
  71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  73 }
  74
  75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  76 {
  77         pgd_t *pgd;
  78         unsigned long next;
  79
  80         BUG_ON(addr >= end);
  81         pgd = pgd_offset_k(addr);
  82         do {
  83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  85                         continue;
  86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  88 }
  89
  90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  92 {
  93         pte_t *pte;
  94
  95         /*
  96          * nr is a running index into the array which helps higher level
  97          * callers keep track of where we're up to.
  98          */
  99
 100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 101         if (!pte)
 102                 return -ENOMEM;
 103         do {
 104                 struct page *page = pages[*nr];
 105
 106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 107                         return -EBUSY;
 108                 if (WARN_ON(!page))
 109                         return -ENOMEM;
 110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 111                 (*nr)++;
 112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 113         return 0;
 114 }
 115
 116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 118 {
 119         pmd_t *pmd;
 120         unsigned long next;
 121
 122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 123         if (!pmd)
 124                 return -ENOMEM;
 125         do {
 126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 128                         return -ENOMEM;
 129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 130         return 0;
 131 }
 132
 133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 135 {
 136         pud_t *pud;
 137         unsigned long next;
 138
 139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 140         if (!pud)
 141                 return -ENOMEM;
 142         do {
 143                 next = pud_addr_end(addr, end);
 144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 145                         return -ENOMEM;
 146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 153  *
 154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 155  */
 156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 158 {
 159         pgd_t *pgd;
 160         unsigned long next;
 161         unsigned long addr = start;
 162         int err = 0;
 163         int nr = 0;
 164
 165         BUG_ON(addr >= end);
 166         pgd = pgd_offset_k(addr);
 167         do {
 168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 170                 if (err)
 171                         break;
 172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 173
 174         if (unlikely(err))
 175                 return err;
 176         return nr;
 177 }
 178
 179 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 180                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 181 {
 182         int ret;
 183
 184         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 185         flush_cache_vmap(start, end);
 186         return ret;
 187 }
 188
 189 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 190 {
 191         /*
 192          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 193          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 194          * just put it in the vmalloc space.
 195          */
 196 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 197         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 198         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 199                 return 1;
 200 #endif
 201         return is_vmalloc_addr(x);
 202 }
 203
 204 /*
 205  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 206  */
 207 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 208 {
 209         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 210         struct page *page = NULL;
 211         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 212
 213         /*
 214          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 215          * architectures that do not vmalloc module space
 216          */
 217         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 218
 219         if (!pgd_none(*pgd)) {
 220                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 221                 if (!pud_none(*pud)) {
 222                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 223                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 224                                 pte_t *ptep, pte;
 225
 226                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 227                                 pte = *ptep;
 228                                 if (pte_present(pte))
 229                                         page = pte_page(pte);
 230                                 pte_unmap(ptep);
 231                         }
 232                 }
 233         }
 234         return page;
 235 }
 236 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 237
 238 /*
 239  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 240  */
 241 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 242 {
 243         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 244 }
 245 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 246
 247
 248 /*** Global kva allocator ***/
 249
 250 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 251 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 252 #define VM_VM_AREA      0x04
 253
 254 struct vmap_area {
 255         unsigned long va_start;
 256         unsigned long va_end;
 257         unsigned long flags;
 258         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 259         struct list_head list;          /* address sorted list */
 260         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 261         void *private;
 262         struct rcu_head rcu_head;
 263 };
 264
 265 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 266 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 267 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 268
 269 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 270 {
 271         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 272
 273         while (n) {
 274                 struct vmap_area *va;
 275
 276                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 277                 if (addr < va->va_start)
 278                         n = n->rb_left;
 279                 else if (addr > va->va_start)
 280                         n = n->rb_right;
 281                 else
 282                         return va;
 283         }
 284
 285         return NULL;
 286 }
 287
 288 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 289 {
 290         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 291         struct rb_node *parent = NULL;
 292         struct rb_node *tmp;
 293
 294         while (*p) {
 295                 struct vmap_area *tmp;
 296
 297                 parent = *p;
 298                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 299                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 300                         p = &(*p)->rb_left;
 301                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 302                         p = &(*p)->rb_right;
 303                 else
 304                         BUG();
 305         }
 306
 307         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 308         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 309
 310         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 311         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 312         if (tmp) {
 313                 struct vmap_area *prev;
 314                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 315                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 316         } else
 317                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 318 }
 319
 320 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 321
 322 /*
 323  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 324  * vstart and vend.
 325  */
 326 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 327                                 unsigned long align,
 328                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 329                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 330 {
 331         struct vmap_area *va;
 332         struct rb_node *n;
 333         unsigned long addr;
 334         int purged = 0;
 335
 336         BUG_ON(!size);
 337         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 338
 339         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 340                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 341         if (unlikely(!va))
 342                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 343
 344 retry:
 345         addr = ALIGN(vstart, align);
 346
 347         spin_lock(&vmap_area_lock);
 348         if (addr + size - 1 < addr)
 349                 goto overflow;
 350
 351         /* XXX: could have a last_hole cache */
 352         n = vmap_area_root.rb_node;
 353         if (n) {
 354                 struct vmap_area *first = NULL;
 355
 356                 do {
 357                         struct vmap_area *tmp;
 358                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 359                         if (tmp->va_end >= addr) {
 360                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 361                                         first = tmp;
 362                                 n = n->rb_left;
 363                         } else {
 364                                 first = tmp;
 365                                 n = n->rb_right;
 366                         }
 367                 } while (n);
 368
 369                 if (!first)
 370                         goto found;
 371
 372                 if (first->va_end < addr) {
 373                         n = rb_next(&first->rb_node);
 374                         if (n)
 375                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 376                         else
 377                                 goto found;
 378                 }
 379
 380                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 381                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 382                         if (addr + size - 1 < addr)
 383                                 goto overflow;
 384
 385                         n = rb_next(&first->rb_node);
 386                         if (n)
 387                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 388                         else
 389                                 goto found;
 390                 }
 391         }
 392 found:
 393         if (addr + size > vend) {
 394 overflow:
 395                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 396                 if (!purged) {
 397                         purge_vmap_area_lazy();
 398                         purged = 1;
 399                         goto retry;
 400                 }
 401                 if (printk_ratelimit())
 402                         printk(KERN_WARNING
 403                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 404                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 405                 kfree(va);
 406                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 407         }
 408
 409         BUG_ON(addr & (align-1));
 410
 411         va->va_start = addr;
 412         va->va_end = addr + size;
 413         va->flags = 0;
 414         __insert_vmap_area(va);
 415         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 416
 417         return va;
 418 }
 419
 420 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 421 {
 422         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 423
 424         kfree(va);
 425 }
 426
 427 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 428 {
 429         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 430         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 431         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 432         list_del_rcu(&va->list);
 433
 434         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 435 }
 436
 437 /*
 438  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 439  */
 440 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 441 {
 442         spin_lock(&vmap_area_lock);
 443         __free_vmap_area(va);
 444         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 449  */
 450 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 451 {
 452         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 453 }
 454
 455 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 456 {
 457         /*
 458          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 459          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 460          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 461          * space after a page has been freed.
 462          *
 463          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 464          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 465          *
 466          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 467          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 468          * faster).
 469          */
 470 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 471         vunmap_page_range(start, end);
 472         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 473 #endif
 474 }
 475
 476 /*
 477  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 478  * before attempting to purge with a TLB flush.
 479  *
 480  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 481  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 482  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 483  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 484  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 485  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 486  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 487  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 488  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 489  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 490  * becomes a problem on bigger systems.
 491  */
 492 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 493 {
 494         unsigned int log;
 495
 496         log = fls(num_online_cpus());
 497
 498         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 499 }
 500
 501 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 502
 503 /*
 504  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 505  *
 506  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 507  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 508  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 509  * their own TLB flushing).
 510  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 511  *              *end = max(*end, highest purged address)
 512  */
 513 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 514                                         int sync, int force_flush)
 515 {
 516         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 517         LIST_HEAD(valist);
 518         struct vmap_area *va;
 519         struct vmap_area *n_va;
 520         int nr = 0;
 521
 522         /*
 523          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 524          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 525          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 526          */
 527         if (!sync && !force_flush) {
 528                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 529                         return;
 530         } else
 531                 spin_lock(&purge_lock);
 532
 533         rcu_read_lock();
 534         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 535                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 536                         if (va->va_start < *start)
 537                                 *start = va->va_start;
 538                         if (va->va_end > *end)
 539                                 *end = va->va_end;
 540                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 541                         unmap_vmap_area(va);
 542                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 543                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 544                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 545                 }
 546         }
 547         rcu_read_unlock();
 548
 549         if (nr) {
 550                 BUG_ON(nr > atomic_read(&vmap_lazy_nr));
 551                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 552         }
 553
 554         if (nr || force_flush)
 555                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 556
 557         if (nr) {
 558                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 559                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 560                         __free_vmap_area(va);
 561                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 562         }
 563         spin_unlock(&purge_lock);
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 568  * is already purging.
 569  */
 570 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 571 {
 572         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 573
 574         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 575 }
 576
 577 /*
 578  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 579  */
 580 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 581 {
 582         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 583
 584         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 585 }
 586
 587 /*
 588  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 589  * called for the correct range previously.
 590  */
 591 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 592 {
 593         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 594         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 595         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 596                 try_purge_vmap_area_lazy();
 597 }
 598
 599 /*
 600  * Free and unmap a vmap area
 601  */
 602 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 603 {
 604         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 605         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 606 }
 607
 608 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 609 {
 610         struct vmap_area *va;
 611
 612         spin_lock(&vmap_area_lock);
 613         va = __find_vmap_area(addr);
 614         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 615
 616         return va;
 617 }
 618
 619 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 620 {
 621         struct vmap_area *va;
 622
 623         va = find_vmap_area(addr);
 624         BUG_ON(!va);
 625         free_unmap_vmap_area(va);
 626 }
 627
 628
 629 /*** Per cpu kva allocator ***/
 630
 631 /*
 632  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 633  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 634  */
 635 /*
 636  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 637  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 638  * instead (we just need a rough idea)
 639  */
 640 #if BITS_PER_LONG == 32
 641 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 642 #else
 643 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 644 #endif
 645
 646 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 647 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 648 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 649 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 650 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 651 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 652 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 653                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 654                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 655
 656 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 657
 658 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 659
 660 struct vmap_block_queue {
 661         spinlock_t lock;
 662         struct list_head free;
 663         struct list_head dirty;
 664         unsigned int nr_dirty;
 665 };
 666
 667 struct vmap_block {
 668         spinlock_t lock;
 669         struct vmap_area *va;
 670         struct vmap_block_queue *vbq;
 671         unsigned long free, dirty;
 672         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 673         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 674         union {
 675                 struct list_head free_list;
 676                 struct rcu_head rcu_head;
 677         };
 678 };
 679
 680 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 681 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 682
 683 /*
 684  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 685  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 686  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 687  */
 688 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 689 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 690
 691 /*
 692  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 693  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 694  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 695  * big problem.
 696  */
 697
 698 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 699 {
 700         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 701         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 702         return addr;
 703 }
 704
 705 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 706 {
 707         struct vmap_block_queue *vbq;
 708         struct vmap_block *vb;
 709         struct vmap_area *va;
 710         unsigned long vb_idx;
 711         int node, err;
 712
 713         node = numa_node_id();
 714
 715         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 716                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 717         if (unlikely(!vb))
 718                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 719
 720         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 721                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 722                                         node, gfp_mask);
 723         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 724                 kfree(vb);
 725                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 726         }
 727
 728         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 729         if (unlikely(err)) {
 730                 kfree(vb);
 731                 free_vmap_area(va);
 732                 return ERR_PTR(err);
 733         }
 734
 735         spin_lock_init(&vb->lock);
 736         vb->va = va;
 737         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 738         vb->dirty = 0;
 739         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 740         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 741         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 742
 743         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 744         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 745         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 746         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 747         BUG_ON(err);
 748         radix_tree_preload_end();
 749
 750         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 751         vb->vbq = vbq;
 752         spin_lock(&vbq->lock);
 753         list_add(&vb->free_list, &vbq->free);
 754         spin_unlock(&vbq->lock);
 755         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 756
 757         return vb;
 758 }
 759
 760 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 761 {
 762         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 763
 764         kfree(vb);
 765 }
 766
 767 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 768 {
 769         struct vmap_block *tmp;
 770         unsigned long vb_idx;
 771
 772         BUG_ON(!list_empty(&vb->free_list));
 773
 774         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 775         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 776         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 777         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 778         BUG_ON(tmp != vb);
 779
 780         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 781         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 782 }
 783
 784 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 785 {
 786         struct vmap_block_queue *vbq;
 787         struct vmap_block *vb;
 788         unsigned long addr = 0;
 789         unsigned int order;
 790
 791         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 792         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 793         order = get_order(size);
 794
 795 again:
 796         rcu_read_lock();
 797         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 798         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 799                 int i;
 800
 801                 spin_lock(&vb->lock);
 802                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 803                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 804
 805                 if (i >= 0) {
 806                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 807                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 808                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 809                         vb->free -= 1UL << order;
 810                         if (vb->free == 0) {
 811                                 spin_lock(&vbq->lock);
 812                                 list_del_init(&vb->free_list);
 813                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 814                         }
 815                         spin_unlock(&vb->lock);
 816                         break;
 817                 }
 818                 spin_unlock(&vb->lock);
 819         }
 820         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 821         rcu_read_unlock();
 822
 823         if (!addr) {
 824                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 825                 if (IS_ERR(vb))
 826                         return vb;
 827                 goto again;
 828         }
 829
 830         return (void *)addr;
 831 }
 832
 833 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 834 {
 835         unsigned long offset;
 836         unsigned long vb_idx;
 837         unsigned int order;
 838         struct vmap_block *vb;
 839
 840         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 841         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 842
 843         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 844
 845         order = get_order(size);
 846
 847         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 848
 849         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 850         rcu_read_lock();
 851         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 852         rcu_read_unlock();
 853         BUG_ON(!vb);
 854
 855         spin_lock(&vb->lock);
 856         bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order);
 857
 858         vb->dirty += 1UL << order;
 859         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 860                 BUG_ON(vb->free || !list_empty(&vb->free_list));
 861                 spin_unlock(&vb->lock);
 862                 free_vmap_block(vb);
 863         } else
 864                 spin_unlock(&vb->lock);
 865 }
 866
 867 /**
 868  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 869  *
 870  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 871  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 872  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 873  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 874  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 875  *
 876  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 877  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 878  * from the vmap layer.
 879  */
 880 void vm_unmap_aliases(void)
 881 {
 882         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 883         int cpu;
 884         int flush = 0;
 885
 886         if (unlikely(!vmap_initialized))
 887                 return;
 888
 889         for_each_possible_cpu(cpu) {
 890                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 891                 struct vmap_block *vb;
 892
 893                 rcu_read_lock();
 894                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 895                         int i;
 896
 897                         spin_lock(&vb->lock);
 898                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 899                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 900                                 unsigned long s, e;
 901                                 int j;
 902                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 903                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 904
 905                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 906                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 907                                 vunmap_page_range(s, e);
 908                                 flush = 1;
 909
 910                                 if (s < start)
 911                                         start = s;
 912                                 if (e > end)
 913                                         end = e;
 914
 915                                 i = j;
 916                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 917                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 918                         }
 919                         spin_unlock(&vb->lock);
 920                 }
 921                 rcu_read_unlock();
 922         }
 923
 924         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 925 }
 926 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 927
 928 /**
 929  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 930  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 931  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 932  */
 933 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 934 {
 935         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 936         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 937
 938         BUG_ON(!addr);
 939         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 940         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 941         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 942
 943         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 944         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
 945
 946         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 947                 vb_free(mem, size);
 948         else
 949                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 950 }
 951 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 952
 953 /**
 954  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 955  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 956  * @count: number of pages
 957  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 958  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 959  *
 960  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 961  */
 962 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 963 {
 964         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 965         unsigned long addr;
 966         void *mem;
 967
 968         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 969                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 970                 if (IS_ERR(mem))
 971                         return NULL;
 972                 addr = (unsigned long)mem;
 973         } else {
 974                 struct vmap_area *va;
 975                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 976                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 977                 if (IS_ERR(va))
 978                         return NULL;
 979
 980                 addr = va->va_start;
 981                 mem = (void *)addr;
 982         }
 983         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 984                 vm_unmap_ram(mem, count);
 985                 return NULL;
 986         }
 987         return mem;
 988 }
 989 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 990
 991 /**
 992  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
 993  * @vm: vm_struct to register
 994  * @align: requested alignment
 995  *
 996  * This function is used to register kernel vm area before
 997  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
 998  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
 999  * vm->addr contains the allocated address.
1000  *
1001  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1002  */
1003 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1004 {
1005         static size_t vm_init_off __initdata;
1006         unsigned long addr;
1007
1008         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1009         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1010
1011         vm->addr = (void *)addr;
1012
1013         vm->next = vmlist;
1014         vmlist = vm;
1015 }
1016
1017 void __init vmalloc_init(void)
1018 {
1019         struct vmap_area *va;
1020         struct vm_struct *tmp;
1021         int i;
1022
1023         for_each_possible_cpu(i) {
1024                 struct vmap_block_queue *vbq;
1025
1026                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1027                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1028                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1029                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
1030                 vbq->nr_dirty = 0;
1031         }
1032
1033         /* Import existing vmlist entries. */
1034         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1035                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1036                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1037                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1038                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1039                 __insert_vmap_area(va);
1040         }
1041         vmap_initialized = true;
1042 }
1043
1044 /**
1045  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1046  * @addr: start of the VM area to map
1047  * @size: size of the VM area to map
1048  * @prot: page protection flags to use
1049  * @pages: pages to map
1050  *
1051  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1052  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1053  * friends.
1054  *
1055  * NOTE:
1056  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1057  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1058  * before calling this function.
1059  *
1060  * RETURNS:
1061  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1062  */
1063 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1064                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1065 {
1066         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1067 }
1068
1069 /**
1070  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1071  * @addr: start of the VM area to unmap
1072  * @size: size of the VM area to unmap
1073  *
1074  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1075  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1076  * friends.
1077  *
1078  * NOTE:
1079  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1080  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1081  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1082  */
1083 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1084 {
1085         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1086 }
1087
1088 /**
1089  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1090  * @addr: start of the VM area to unmap
1091  * @size: size of the VM area to unmap
1092  *
1093  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1094  * the unmapping and tlb after.
1095  */
1096 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1097 {
1098         unsigned long end = addr + size;
1099
1100         flush_cache_vunmap(addr, end);
1101         vunmap_page_range(addr, end);
1102         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1103 }
1104
1105 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1106 {
1107         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1108         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1109         int err;
1110
1111         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1112         if (err > 0) {
1113                 *pages += err;
1114                 err = 0;
1115         }
1116
1117         return err;
1118 }
1119 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1120
1121 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1122 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1123 struct vm_struct *vmlist;
1124
1125 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1126                               unsigned long flags, void *caller)
1127 {
1128         struct vm_struct *tmp, **p;
1129
1130         vm->flags = flags;
1131         vm->addr = (void *)va->va_start;
1132         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1133         vm->caller = caller;
1134         va->private = vm;
1135         va->flags |= VM_VM_AREA;
1136
1137         write_lock(&vmlist_lock);
1138         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1139                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1140                         break;
1141         }
1142         vm->next = *p;
1143         *p = vm;
1144         write_unlock(&vmlist_lock);
1145 }
1146
1147 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1148                 unsigned long flags, unsigned long start, unsigned long end,
1149                 int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1150 {
1151         static struct vmap_area *va;
1152         struct vm_struct *area;
1153         unsigned long align = 1;
1154
1155         BUG_ON(in_interrupt());
1156         if (flags & VM_IOREMAP) {
1157                 int bit = fls(size);
1158
1159                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1160                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1161                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1162                         bit = PAGE_SHIFT;
1163
1164                 align = 1ul << bit;
1165         }
1166
1167         size = PAGE_ALIGN(size);
1168         if (unlikely(!size))
1169                 return NULL;
1170
1171         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1172         if (unlikely(!area))
1173                 return NULL;
1174
1175         /*
1176          * We always allocate a guard page.
1177          */
1178         size += PAGE_SIZE;
1179
1180         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1181         if (IS_ERR(va)) {
1182                 kfree(area);
1183                 return NULL;
1184         }
1185
1186         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1187         return area;
1188 }
1189
1190 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1191                                 unsigned long start, unsigned long end)
1192 {
1193         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1194                                                 __builtin_return_address(0));
1195 }
1196 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1197
1198 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1199                                        unsigned long start, unsigned long end,
1200                                        void *caller)
1201 {
1202         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1203                                   caller);
1204 }
1205
1206 /**
1207  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1208  *      @size:          size of the area
1209  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1210  *
1211  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1212  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1213  *      on success or %NULL on failure.
1214  */
1215 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1216 {
1217         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1218                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1219 }
1220
1221 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1222                                 void *caller)
1223 {
1224         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1225                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1226 }
1227
1228 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1229                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1230 {
1231         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END, node,
1232                                   gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1233 }
1234
1235 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1236 {
1237         struct vmap_area *va;
1238
1239         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1240         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1241                 return va->private;
1242
1243         return NULL;
1244 }
1245
1246 /**
1247  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1248  *      @addr:          base address
1249  *
1250  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1251  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1252  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1253  */
1254 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1255 {
1256         struct vmap_area *va;
1257
1258         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1259         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1260                 struct vm_struct *vm = va->private;
1261                 struct vm_struct *tmp, **p;
1262
1263                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1264                 free_unmap_vmap_area(va);
1265                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1266
1267                 write_lock(&vmlist_lock);
1268                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1269                         ;
1270                 *p = tmp->next;
1271                 write_unlock(&vmlist_lock);
1272
1273                 return vm;
1274         }
1275         return NULL;
1276 }
1277
1278 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1279 {
1280         struct vm_struct *area;
1281
1282         if (!addr)
1283                 return;
1284
1285         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1286                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1287                 return;
1288         }
1289
1290         area = remove_vm_area(addr);
1291         if (unlikely(!area)) {
1292                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1293                                 addr);
1294                 return;
1295         }
1296
1297         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1298         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1299
1300         if (deallocate_pages) {
1301                 int i;
1302
1303                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1304                         struct page *page = area->pages[i];
1305
1306                         BUG_ON(!page);
1307                         __free_page(page);
1308                 }
1309
1310                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1311                         vfree(area->pages);
1312                 else
1313                         kfree(area->pages);
1314         }
1315
1316         kfree(area);
1317         return;
1318 }
1319
1320 /**
1321  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1322  *      @addr:          memory base address
1323  *
1324  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1325  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1326  *      NULL, no operation is performed.
1327  *
1328  *      Must not be called in interrupt context.
1329  */
1330 void vfree(const void *addr)
1331 {
1332         BUG_ON(in_interrupt());
1333
1334         kmemleak_free(addr);
1335
1336         __vunmap(addr, 1);
1337 }
1338 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1339
1340 /**
1341  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1342  *      @addr:          memory base address
1343  *
1344  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1345  *      which was created from the page array passed to vmap().
1346  *
1347  *      Must not be called in interrupt context.
1348  */
1349 void vunmap(const void *addr)
1350 {
1351         BUG_ON(in_interrupt());
1352         might_sleep();
1353         __vunmap(addr, 0);
1354 }
1355 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1356
1357 /**
1358  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1359  *      @pages:         array of page pointers
1360  *      @count:         number of pages to map
1361  *      @flags:         vm_area->flags
1362  *      @prot:          page protection for the mapping
1363  *
1364  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1365  *      space.
1366  */
1367 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1368                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1369 {
1370         struct vm_struct *area;
1371
1372         might_sleep();
1373
1374         if (count > num_physpages)
1375                 return NULL;
1376
1377         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1378                                         __builtin_return_address(0));
1379         if (!area)
1380                 return NULL;
1381
1382         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1383                 vunmap(area->addr);
1384                 return NULL;
1385         }
1386
1387         return area->addr;
1388 }
1389 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1390
1391 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1392                             int node, void *caller);
1393 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1394                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1395 {
1396         struct page **pages;
1397         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1398
1399         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1400         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1401
1402         area->nr_pages = nr_pages;
1403         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1404         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1405                 pages = __vmalloc_node(array_size, gfp_mask | __GFP_ZERO,
1406                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1407                 area->flags |= VM_VPAGES;
1408         } else {
1409                 pages = kmalloc_node(array_size,
1410                                 (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,
1411                                 node);
1412         }
1413         area->pages = pages;
1414         area->caller = caller;
1415         if (!area->pages) {
1416                 remove_vm_area(area->addr);
1417                 kfree(area);
1418                 return NULL;
1419         }
1420
1421         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1422                 struct page *page;
1423
1424                 if (node < 0)
1425                         page = alloc_page(gfp_mask);
1426                 else
1427                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1428
1429                 if (unlikely(!page)) {
1430                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1431                         area->nr_pages = i;
1432                         goto fail;
1433                 }
1434                 area->pages[i] = page;
1435         }
1436
1437         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1438                 goto fail;
1439         return area->addr;
1440
1441 fail:
1442         vfree(area->addr);
1443         return NULL;
1444 }
1445
1446 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1447 {
1448         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1449                                          __builtin_return_address(0));
1450
1451         /*
1452          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1453          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1454          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1455          */
1456         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1457
1458         return addr;
1459 }
1460
1461 /**
1462  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1463  *      @size:          allocation size
1464  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1465  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1466  *      @node:          node to use for allocation or -1
1467  *      @caller:        caller's return address
1468  *
1469  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1470  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1471  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1472  */
1473 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1474                                                 int node, void *caller)
1475 {
1476         struct vm_struct *area;
1477         void *addr;
1478         unsigned long real_size = size;
1479
1480         size = PAGE_ALIGN(size);
1481         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > num_physpages)
1482                 return NULL;
1483
1484         area = __get_vm_area_node(size, VM_ALLOC, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1485                                                 node, gfp_mask, caller);
1486
1487         if (!area)
1488                 return NULL;
1489
1490         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1491
1492         /*
1493          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1494          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1495          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1496          */
1497         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1498
1499         return addr;
1500 }
1501
1502 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1503 {
1504         return __vmalloc_node(size, gfp_mask, prot, -1,
1505                                 __builtin_return_address(0));
1506 }
1507 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1508
1509 /**
1510  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1511  *      @size:          allocation size
1512  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1513  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1514  *
1515  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1516  *      use __vmalloc() instead.
1517  */
1518 void *vmalloc(unsigned long size)
1519 {
1520         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1521                                         -1, __builtin_return_address(0));
1522 }
1523 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1524
1525 /**
1526  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1527  * @size: allocation size
1528  *
1529  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1530  * without leaking data.
1531  */
1532 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1533 {
1534         struct vm_struct *area;
1535         void *ret;
1536
1537         ret = __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1538                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1539         if (ret) {
1540                 area = find_vm_area(ret);
1541                 area->flags |= VM_USERMAP;
1542         }
1543         return ret;
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1546
1547 /**
1548  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1549  *      @size:          allocation size
1550  *      @node:          numa node
1551  *
1552  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1553  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1554  *
1555  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1556  *      use __vmalloc() instead.
1557  */
1558 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1559 {
1560         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1561                                         node, __builtin_return_address(0));
1562 }
1563 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1564
1565 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1566 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1567 #endif
1568
1569 /**
1570  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1571  *      @size:          allocation size
1572  *
1573  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1574  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1575  *      executable kernel virtual space.
1576  *
1577  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1578  *      use __vmalloc() instead.
1579  */
1580
1581 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1582 {
1583         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1584                               -1, __builtin_return_address(0));
1585 }
1586
1587 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1588 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1589 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1590 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1591 #else
1592 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1593 #endif
1594
1595 /**
1596  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1597  *      @size:          allocation size
1598  *
1599  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1600  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1601  */
1602 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1603 {
1604         return __vmalloc_node(size, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1605                               -1, __builtin_return_address(0));
1606 }
1607 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1608
1609 /**
1610  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1611  *      @size:          allocation size
1612  *
1613  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1614  * mapped to userspace without leaking data.
1615  */
1616 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1617 {
1618         struct vm_struct *area;
1619         void *ret;
1620
1621         ret = __vmalloc_node(size, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1622                              -1, __builtin_return_address(0));
1623         if (ret) {
1624                 area = find_vm_area(ret);
1625                 area->flags |= VM_USERMAP;
1626         }
1627         return ret;
1628 }
1629 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1630
1631 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1632 {
1633         struct vm_struct *tmp;
1634         char *vaddr, *buf_start = buf;
1635         unsigned long n;
1636
1637         /* Don't allow overflow */
1638         if ((unsigned long) addr + count < count)
1639                 count = -(unsigned long) addr;
1640
1641         read_lock(&vmlist_lock);
1642         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1643                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1644                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1645                         continue;
1646                 while (addr < vaddr) {
1647                         if (count == 0)
1648                                 goto finished;
1649                         *buf = '\0';
1650                         buf++;
1651                         addr++;
1652                         count--;
1653                 }
1654                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1655                 do {
1656                         if (count == 0)
1657                                 goto finished;
1658                         *buf = *addr;
1659                         buf++;
1660                         addr++;
1661                         count--;
1662                 } while (--n > 0);
1663         }
1664 finished:
1665         read_unlock(&vmlist_lock);
1666         return buf - buf_start;
1667 }
1668
1669 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1670 {
1671         struct vm_struct *tmp;
1672         char *vaddr, *buf_start = buf;
1673         unsigned long n;
1674
1675         /* Don't allow overflow */
1676         if ((unsigned long) addr + count < count)
1677                 count = -(unsigned long) addr;
1678
1679         read_lock(&vmlist_lock);
1680         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1681                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1682                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1683                         continue;
1684                 while (addr < vaddr) {
1685                         if (count == 0)
1686                                 goto finished;
1687                         buf++;
1688                         addr++;
1689                         count--;
1690                 }
1691                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1692                 do {
1693                         if (count == 0)
1694                                 goto finished;
1695                         *addr = *buf;
1696                         buf++;
1697                         addr++;
1698                         count--;
1699                 } while (--n > 0);
1700         }
1701 finished:
1702         read_unlock(&vmlist_lock);
1703         return buf - buf_start;
1704 }
1705
1706 /**
1707  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1708  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1709  *      @addr:          vmalloc memory
1710  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1711  *
1712  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1713  *
1714  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1715  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1716  *      that criteria isn't met.
1717  *
1718  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1719  */
1720 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1721                                                 unsigned long pgoff)
1722 {
1723         struct vm_struct *area;
1724         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1725         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1726
1727         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1728                 return -EINVAL;
1729
1730         area = find_vm_area(addr);
1731         if (!area)
1732                 return -EINVAL;
1733
1734         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1735                 return -EINVAL;
1736
1737         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1738                 return -EINVAL;
1739
1740         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1741         do {
1742                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1743                 int ret;
1744
1745                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1746                 if (ret)
1747                         return ret;
1748
1749                 uaddr += PAGE_SIZE;
1750                 addr += PAGE_SIZE;
1751                 usize -= PAGE_SIZE;
1752         } while (usize > 0);
1753
1754         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1755         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1756
1757         return 0;
1758 }
1759 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1760
1761 /*
1762  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1763  * have one.
1764  */
1765 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1766 {
1767 }
1768
1769
1770 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1771 {
1772         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1773         return 0;
1774 }
1775
1776 /**
1777  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1778  *      @size:          size of the area
1779  *
1780  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1781  *
1782  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1783  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1784  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1785  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1786  *      processes.
1787  */
1788 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1789 {
1790         struct vm_struct *area;
1791
1792         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1793                                 __builtin_return_address(0));
1794         if (area == NULL)
1795                 return NULL;
1796
1797         /*
1798          * This ensures that page tables are constructed for this region
1799          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1800          */
1801         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1802                                 area->size, f, NULL)) {
1803                 free_vm_area(area);
1804                 return NULL;
1805         }
1806
1807         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1808            mappings */
1809         vmalloc_sync_all();
1810
1811         return area;
1812 }
1813 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1814
1815 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1816 {
1817         struct vm_struct *ret;
1818         ret = remove_vm_area(area->addr);
1819         BUG_ON(ret != area);
1820         kfree(area);
1821 }
1822 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1823
1824
1825 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1826 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1827 {
1828         loff_t n = *pos;
1829         struct vm_struct *v;
1830
1831         read_lock(&vmlist_lock);
1832         v = vmlist;
1833         while (n > 0 && v) {
1834                 n--;
1835                 v = v->next;
1836         }
1837         if (!n)
1838                 return v;
1839
1840         return NULL;
1841
1842 }
1843
1844 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1845 {
1846         struct vm_struct *v = p;
1847
1848         ++*pos;
1849         return v->next;
1850 }
1851
1852 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
1853 {
1854         read_unlock(&vmlist_lock);
1855 }
1856
1857 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
1858 {
1859         if (NUMA_BUILD) {
1860                 unsigned int nr, *counters = m->private;
1861
1862                 if (!counters)
1863                         return;
1864
1865                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
1866
1867                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
1868                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
1869
1870                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
1871                         if (counters[nr])
1872                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
1873         }
1874 }
1875
1876 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
1877 {
1878         struct vm_struct *v = p;
1879
1880         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
1881                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
1882
1883         if (v->caller) {
1884                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
1885
1886                 seq_putc(m, ' ');
1887                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
1888                 seq_puts(m, buff);
1889         }
1890
1891         if (v->nr_pages)
1892                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
1893
1894         if (v->phys_addr)
1895                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
1896
1897         if (v->flags & VM_IOREMAP)
1898                 seq_printf(m, " ioremap");
1899
1900         if (v->flags & VM_ALLOC)
1901                 seq_printf(m, " vmalloc");
1902
1903         if (v->flags & VM_MAP)
1904                 seq_printf(m, " vmap");
1905
1906         if (v->flags & VM_USERMAP)
1907                 seq_printf(m, " user");
1908
1909         if (v->flags & VM_VPAGES)
1910                 seq_printf(m, " vpages");
1911
1912         show_numa_info(m, v);
1913         seq_putc(m, '\n');
1914         return 0;
1915 }
1916
1917 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
1918         .start = s_start,
1919         .next = s_next,
1920         .stop = s_stop,
1921         .show = s_show,
1922 };
1923
1924 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1925 {
1926         unsigned int *ptr = NULL;
1927         int ret;
1928
1929         if (NUMA_BUILD)
1930                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
1931         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
1932         if (!ret) {
1933                 struct seq_file *m = file->private_data;
1934                 m->private = ptr;
1935         } else
1936                 kfree(ptr);
1937         return ret;
1938 }
1939
1940 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
1941         .open           = vmalloc_open,
1942         .read           = seq_read,
1943         .llseek         = seq_lseek,
1944         .release        = seq_release_private,
1945 };
1946
1947 static int __init proc_vmalloc_init(void)
1948 {
1949         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
1950         return 0;
1951 }
1952 module_init(proc_vmalloc_init);
1953 #endif
1954