mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/bitops.h>
  37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  38 #include <linux/overflow.h>
  39 #include <linux/pgtable.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #define CREATE_TRACE_POINTS
  47 #include <trace/events/vmalloc.h>
  48
  49 #include "internal.h"
  50 #include "pgalloc-track.h"
  51
  52 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  53 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  54
  55 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  56 {
  57         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  58         return 0;
  59 }
  60 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  61 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  62 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  63 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  64
  65 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  66 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  67
  68 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  69 {
  70         vmap_allow_huge = false;
  71         return 0;
  72 }
  73 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  74 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  75 static const bool vmap_allow_huge = false;
  76 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  77
  78 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  79 {
  80         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  81
  82         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  83 }
  84 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  85
  86 struct vfree_deferred {
  87         struct llist_head list;
  88         struct work_struct wq;
  89 };
  90 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  91
  92 /*** Page table manipulation functions ***/
  93 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
  94                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
  95                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
  96 {
  97         pte_t *pte;
  98         u64 pfn;
  99         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 100
 101         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 102         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 103         if (!pte)
 104                 return -ENOMEM;
 105         do {
 106                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 107
 108 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 109                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 110                 if (size != PAGE_SIZE) {
 111                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 112
 113                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 114                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 115                         pfn += PFN_DOWN(size);
 116                         continue;
 117                 }
 118 #endif
 119                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 120                 pfn++;
 121         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 122         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 123         return 0;
 124 }
 125
 126 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 127                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 128                         unsigned int max_page_shift)
 129 {
 130         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 131                 return 0;
 132
 133         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 134                 return 0;
 135
 136         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 137                 return 0;
 138
 139         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 140                 return 0;
 141
 142         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 143                 return 0;
 144
 145         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 146                 return 0;
 147
 148         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 149 }
 150
 151 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 152                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 153                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 154 {
 155         pmd_t *pmd;
 156         unsigned long next;
 157
 158         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 159         if (!pmd)
 160                 return -ENOMEM;
 161         do {
 162                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 163
 164                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 165                                         max_page_shift)) {
 166                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 167                         continue;
 168                 }
 169
 170                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 171                         return -ENOMEM;
 172         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 173         return 0;
 174 }
 175
 176 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 177                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 178                         unsigned int max_page_shift)
 179 {
 180         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 181                 return 0;
 182
 183         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 184                 return 0;
 185
 186         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 187                 return 0;
 188
 189         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 190                 return 0;
 191
 192         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 193                 return 0;
 194
 195         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 196                 return 0;
 197
 198         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 199 }
 200
 201 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 202                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 203                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 204 {
 205         pud_t *pud;
 206         unsigned long next;
 207
 208         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 209         if (!pud)
 210                 return -ENOMEM;
 211         do {
 212                 next = pud_addr_end(addr, end);
 213
 214                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 215                                         max_page_shift)) {
 216                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 217                         continue;
 218                 }
 219
 220                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 221                                         max_page_shift, mask))
 222                         return -ENOMEM;
 223         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 224         return 0;
 225 }
 226
 227 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 228                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 229                         unsigned int max_page_shift)
 230 {
 231         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 232                 return 0;
 233
 234         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 235                 return 0;
 236
 237         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 238                 return 0;
 239
 240         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 241                 return 0;
 242
 243         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 244                 return 0;
 245
 246         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 247                 return 0;
 248
 249         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 250 }
 251
 252 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 253                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 254                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 255 {
 256         p4d_t *p4d;
 257         unsigned long next;
 258
 259         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 260         if (!p4d)
 261                 return -ENOMEM;
 262         do {
 263                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 264
 265                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 266                                         max_page_shift)) {
 267                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 268                         continue;
 269                 }
 270
 271                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 272                                         max_page_shift, mask))
 273                         return -ENOMEM;
 274         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 279                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 280                         unsigned int max_page_shift)
 281 {
 282         pgd_t *pgd;
 283         unsigned long start;
 284         unsigned long next;
 285         int err;
 286         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 287
 288         might_sleep();
 289         BUG_ON(addr >= end);
 290
 291         start = addr;
 292         pgd = pgd_offset_k(addr);
 293         do {
 294                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 295                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 296                                         max_page_shift, &mask);
 297                 if (err)
 298                         break;
 299         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 300
 301         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 302                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 303
 304         return err;
 305 }
 306
 307 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 308                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 309 {
 310         int err;
 311
 312         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 313                                  ioremap_max_page_shift);
 314         flush_cache_vmap(addr, end);
 315         if (!err)
 316                 kmsan_ioremap_page_range(addr, end, phys_addr, prot,
 317                                          ioremap_max_page_shift);
 318         return err;
 319 }
 320
 321 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 322                              pgtbl_mod_mask *mask)
 323 {
 324         pte_t *pte;
 325
 326         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 327         do {
 328                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 329                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 330         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 331         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 332 }
 333
 334 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 335                              pgtbl_mod_mask *mask)
 336 {
 337         pmd_t *pmd;
 338         unsigned long next;
 339         int cleared;
 340
 341         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 342         do {
 343                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 344
 345                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 346                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 347                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 348
 349                 if (cleared)
 350                         continue;
 351                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 352                         continue;
 353                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 354
 355                 cond_resched();
 356         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 357 }
 358
 359 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 360                              pgtbl_mod_mask *mask)
 361 {
 362         pud_t *pud;
 363         unsigned long next;
 364         int cleared;
 365
 366         pud = pud_offset(p4d, addr);
 367         do {
 368                 next = pud_addr_end(addr, end);
 369
 370                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 371                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 372                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 373
 374                 if (cleared)
 375                         continue;
 376                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 377                         continue;
 378                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 379         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 380 }
 381
 382 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 383                              pgtbl_mod_mask *mask)
 384 {
 385         p4d_t *p4d;
 386         unsigned long next;
 387
 388         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 389         do {
 390                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 391
 392                 p4d_clear_huge(p4d);
 393                 if (p4d_bad(*p4d))
 394                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 395
 396                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 397                         continue;
 398                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 399         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 400 }
 401
 402 /*
 403  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 404  * flush caches or TLBs.
 405  *
 406  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 407  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 408  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 409  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 410  * coalesced).
 411  *
 412  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 413  */
 414 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 415 {
 416         unsigned long next;
 417         pgd_t *pgd;
 418         unsigned long addr = start;
 419         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 420
 421         BUG_ON(addr >= end);
 422         pgd = pgd_offset_k(addr);
 423         do {
 424                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 425                 if (pgd_bad(*pgd))
 426                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 427                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 428                         continue;
 429                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 430         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 431
 432         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 433                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 434 }
 435
 436 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 437 {
 438         kmsan_vunmap_range_noflush(start, end);
 439         __vunmap_range_noflush(start, end);
 440 }
 441
 442 /**
 443  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 444  * @addr: start of the VM area to unmap
 445  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 446  *
 447  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 448  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 449  * is a kernel bug.
 450  */
 451 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 452 {
 453         flush_cache_vunmap(addr, end);
 454         vunmap_range_noflush(addr, end);
 455         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 456 }
 457
 458 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 459                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 460                 pgtbl_mod_mask *mask)
 461 {
 462         pte_t *pte;
 463
 464         /*
 465          * nr is a running index into the array which helps higher level
 466          * callers keep track of where we're up to.
 467          */
 468
 469         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 470         if (!pte)
 471                 return -ENOMEM;
 472         do {
 473                 struct page *page = pages[*nr];
 474
 475                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 476                         return -EBUSY;
 477                 if (WARN_ON(!page))
 478                         return -ENOMEM;
 479                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
 480                         return -EINVAL;
 481
 482                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 483                 (*nr)++;
 484         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 485         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 486         return 0;
 487 }
 488
 489 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 490                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 491                 pgtbl_mod_mask *mask)
 492 {
 493         pmd_t *pmd;
 494         unsigned long next;
 495
 496         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 497         if (!pmd)
 498                 return -ENOMEM;
 499         do {
 500                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 501                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 502                         return -ENOMEM;
 503         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 504         return 0;
 505 }
 506
 507 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 508                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 509                 pgtbl_mod_mask *mask)
 510 {
 511         pud_t *pud;
 512         unsigned long next;
 513
 514         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 515         if (!pud)
 516                 return -ENOMEM;
 517         do {
 518                 next = pud_addr_end(addr, end);
 519                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 520                         return -ENOMEM;
 521         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 522         return 0;
 523 }
 524
 525 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 526                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 527                 pgtbl_mod_mask *mask)
 528 {
 529         p4d_t *p4d;
 530         unsigned long next;
 531
 532         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 533         if (!p4d)
 534                 return -ENOMEM;
 535         do {
 536                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 537                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 538                         return -ENOMEM;
 539         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 540         return 0;
 541 }
 542
 543 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 544                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 545 {
 546         unsigned long start = addr;
 547         pgd_t *pgd;
 548         unsigned long next;
 549         int err = 0;
 550         int nr = 0;
 551         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 552
 553         BUG_ON(addr >= end);
 554         pgd = pgd_offset_k(addr);
 555         do {
 556                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 557                 if (pgd_bad(*pgd))
 558                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 559                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 560                 if (err)
 561                         return err;
 562         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 563
 564         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 565                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 566
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 /*
 571  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 572  * flush caches.
 573  *
 574  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 575  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 576  *
 577  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 578  */
 579 int __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 580                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 581 {
 582         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 583
 584         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 585
 586         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 587                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 588                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 589
 590         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 591                 int err;
 592
 593                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 594                                         page_to_phys(pages[i]), prot,
 595                                         page_shift);
 596                 if (err)
 597                         return err;
 598
 599                 addr += 1UL << page_shift;
 600         }
 601
 602         return 0;
 603 }
 604
 605 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 606                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 607 {
 608         kmsan_vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 609         return __vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 610 }
 611
 612 /**
 613  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 614  * @addr: start of the VM area to map
 615  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 616  * @prot: page protection flags to use
 617  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 618  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 619  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 620  *
 621  * RETURNS:
 622  * 0 on success, -errno on failure.
 623  */
 624 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 625                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 626 {
 627         int err;
 628
 629         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 630         flush_cache_vmap(addr, end);
 631         return err;
 632 }
 633
 634 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 635 {
 636         /*
 637          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 638          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 639          * just put it in the vmalloc space.
 640          */
 641 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 642         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 643         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 644                 return 1;
 645 #endif
 646         return is_vmalloc_addr(x);
 647 }
 648 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_vmalloc_or_module_addr);
 649
 650 /*
 651  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 652  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 653  * matches small vmap mappings.
 654  */
 655 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 656 {
 657         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 658         struct page *page = NULL;
 659         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 660         p4d_t *p4d;
 661         pud_t *pud;
 662         pmd_t *pmd;
 663         pte_t *ptep, pte;
 664
 665         /*
 666          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 667          * architectures that do not vmalloc module space
 668          */
 669         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 670
 671         if (pgd_none(*pgd))
 672                 return NULL;
 673         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 674                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 675         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 676                 return NULL;
 677
 678         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 679         if (p4d_none(*p4d))
 680                 return NULL;
 681         if (p4d_leaf(*p4d))
 682                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 683         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 684                 return NULL;
 685
 686         pud = pud_offset(p4d, addr);
 687         if (pud_none(*pud))
 688                 return NULL;
 689         if (pud_leaf(*pud))
 690                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 691         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 692                 return NULL;
 693
 694         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 695         if (pmd_none(*pmd))
 696                 return NULL;
 697         if (pmd_leaf(*pmd))
 698                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 699         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 700                 return NULL;
 701
 702         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 703         pte = *ptep;
 704         if (pte_present(pte))
 705                 page = pte_page(pte);
 706         pte_unmap(ptep);
 707
 708         return page;
 709 }
 710 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 711
 712 /*
 713  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 714  */
 715 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 716 {
 717         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 718 }
 719 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 720
 721
 722 /*** Global kva allocator ***/
 723
 724 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 725 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 726
 727
 728 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 729 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 730 /* Export for kexec only */
 731 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 732 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 733 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 734
 735 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 736 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 737 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 738
 739 /*
 740  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 741  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 742  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 743  * free block.
 744  */
 745 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 746
 747 /*
 748  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 749  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 750  */
 751 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 752
 753 /*
 754  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 755  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 756  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 757  * object is released.
 758  *
 759  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 760  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 761  * find a lowest match of free area.
 762  */
 763 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 764
 765 /*
 766  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 767  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 768  * to use more permissive allocation masks.
 769  */
 770 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 771
 772 static __always_inline unsigned long
 773 va_size(struct vmap_area *va)
 774 {
 775         return (va->va_end - va->va_start);
 776 }
 777
 778 static __always_inline unsigned long
 779 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 780 {
 781         struct vmap_area *va;
 782
 783         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 784         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 785 }
 786
 787 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 788         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 789
 790 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 791 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 792 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 793 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 794
 795 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 796
 797 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 798 {
 799         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 800 }
 801
 802 /* Look up the first VA which satisfies addr < va_end, NULL if none. */
 803 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 804 {
 805         struct vmap_area *va = NULL;
 806         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 807
 808         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 809
 810         while (n) {
 811                 struct vmap_area *tmp;
 812
 813                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 814                 if (tmp->va_end > addr) {
 815                         va = tmp;
 816                         if (tmp->va_start <= addr)
 817                                 break;
 818
 819                         n = n->rb_left;
 820                 } else
 821                         n = n->rb_right;
 822         }
 823
 824         return va;
 825 }
 826
 827 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr, struct rb_root *root)
 828 {
 829         struct rb_node *n = root->rb_node;
 830
 831         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 832
 833         while (n) {
 834                 struct vmap_area *va;
 835
 836                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 837                 if (addr < va->va_start)
 838                         n = n->rb_left;
 839                 else if (addr >= va->va_end)
 840                         n = n->rb_right;
 841                 else
 842                         return va;
 843         }
 844
 845         return NULL;
 846 }
 847
 848 /*
 849  * This function returns back addresses of parent node
 850  * and its left or right link for further processing.
 851  *
 852  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 853  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 854  * have to be declined and actually considered as a bug.
 855  */
 856 static __always_inline struct rb_node **
 857 find_va_links(struct vmap_area *va,
 858         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 859         struct rb_node **parent)
 860 {
 861         struct vmap_area *tmp_va;
 862         struct rb_node **link;
 863
 864         if (root) {
 865                 link = &root->rb_node;
 866                 if (unlikely(!*link)) {
 867                         *parent = NULL;
 868                         return link;
 869                 }
 870         } else {
 871                 link = &from;
 872         }
 873
 874         /*
 875          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 876          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 877          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 878          */
 879         do {
 880                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 881
 882                 /*
 883                  * During the traversal we also do some sanity check.
 884                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 885                  * or full overlaps.
 886                  */
 887                 if (va->va_end <= tmp_va->va_start)
 888                         link = &(*link)->rb_left;
 889                 else if (va->va_start >= tmp_va->va_end)
 890                         link = &(*link)->rb_right;
 891                 else {
 892                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 893                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 894
 895                         return NULL;
 896                 }
 897         } while (*link);
 898
 899         *parent = &tmp_va->rb_node;
 900         return link;
 901 }
 902
 903 static __always_inline struct list_head *
 904 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 905 {
 906         struct list_head *list;
 907
 908         if (unlikely(!parent))
 909                 /*
 910                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 911                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 912                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 913                  * happen but we handle this case anyway.
 914                  */
 915                 return NULL;
 916
 917         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 918         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 919 }
 920
 921 static __always_inline void
 922 __link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 923         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 924         struct list_head *head, bool augment)
 925 {
 926         /*
 927          * VA is still not in the list, but we can
 928          * identify its future previous list_head node.
 929          */
 930         if (likely(parent)) {
 931                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 932                 if (&parent->rb_right != link)
 933                         head = head->prev;
 934         }
 935
 936         /* Insert to the rb-tree */
 937         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 938         if (augment) {
 939                 /*
 940                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 941                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 942                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 943                  * It is because we populate the tree from the bottom
 944                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 945                  *
 946                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 947                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 948                  * the correct order later on.
 949                  */
 950                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 951                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 952                 va->subtree_max_size = 0;
 953         } else {
 954                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 955         }
 956
 957         /* Address-sort this list */
 958         list_add(&va->list, head);
 959 }
 960
 961 static __always_inline void
 962 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 963         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 964         struct list_head *head)
 965 {
 966         __link_va(va, root, parent, link, head, false);
 967 }
 968
 969 static __always_inline void
 970 link_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 971         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 972         struct list_head *head)
 973 {
 974         __link_va(va, root, parent, link, head, true);
 975 }
 976
 977 static __always_inline void
 978 __unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root, bool augment)
 979 {
 980         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 981                 return;
 982
 983         if (augment)
 984                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 985                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 986         else
 987                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 988
 989         list_del_init(&va->list);
 990         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 991 }
 992
 993 static __always_inline void
 994 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
 995 {
 996         __unlink_va(va, root, false);
 997 }
 998
 999 static __always_inline void
1000 unlink_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1001 {
1002         __unlink_va(va, root, true);
1003 }
1004
1005 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1006 /*
1007  * Gets called when remove the node and rotate.
1008  */
1009 static __always_inline unsigned long
1010 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
1011 {
1012         return max3(va_size(va),
1013                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
1014                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
1015 }
1016
1017 static void
1018 augment_tree_propagate_check(void)
1019 {
1020         struct vmap_area *va;
1021         unsigned long computed_size;
1022
1023         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1024                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
1025                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
1026                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
1027                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
1028         }
1029 }
1030 #endif
1031
1032 /*
1033  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1034  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1035  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1036  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1037  *
1038  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1039  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1040  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1041  * - After VA has been increased(merging path).
1042  *
1043  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1044  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1045  * to the root node.
1046  *
1047  *       4--8
1048  *        /\
1049  *       /  \
1050  *      /    \
1051  *    2--2  8--8
1052  *
1053  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1054  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1055  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1056  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1057  * node becomes 4--6.
1058  */
1059 static __always_inline void
1060 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1061 {
1062         /*
1063          * Populate the tree from bottom towards the root until
1064          * the calculated maximum available size of checked node
1065          * is equal to its current one.
1066          */
1067         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1068
1069 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1070         augment_tree_propagate_check();
1071 #endif
1072 }
1073
1074 static void
1075 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1076         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1077 {
1078         struct rb_node **link;
1079         struct rb_node *parent;
1080
1081         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1082         if (link)
1083                 link_va(va, root, parent, link, head);
1084 }
1085
1086 static void
1087 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1088         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1089         struct list_head *head)
1090 {
1091         struct rb_node **link;
1092         struct rb_node *parent;
1093
1094         if (from)
1095                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1096         else
1097                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1098
1099         if (link) {
1100                 link_va_augment(va, root, parent, link, head);
1101                 augment_tree_propagate_from(va);
1102         }
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1107  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1108  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1109  * freed.
1110  *
1111  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1112  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1113  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1114  * ongoing.
1115  */
1116 static __always_inline struct vmap_area *
1117 __merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1118         struct rb_root *root, struct list_head *head, bool augment)
1119 {
1120         struct vmap_area *sibling;
1121         struct list_head *next;
1122         struct rb_node **link;
1123         struct rb_node *parent;
1124         bool merged = false;
1125
1126         /*
1127          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1128          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1129          */
1130         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1131         if (!link)
1132                 return NULL;
1133
1134         /*
1135          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1136          */
1137         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1138         if (unlikely(next == NULL))
1139                 goto insert;
1140
1141         /*
1142          * start            end
1143          * |                |
1144          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1145          *                  |                |
1146          *                  start            end
1147          */
1148         if (next != head) {
1149                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1150                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1151                         sibling->va_start = va->va_start;
1152
1153                         /* Free vmap_area object. */
1154                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1155
1156                         /* Point to the new merged area. */
1157                         va = sibling;
1158                         merged = true;
1159                 }
1160         }
1161
1162         /*
1163          * start            end
1164          * |                |
1165          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1166          *                  |                |
1167          *                  start            end
1168          */
1169         if (next->prev != head) {
1170                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1171                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1172                         /*
1173                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1174                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1175                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1176                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1177                          * "normalized" because of rotation operations.
1178                          */
1179                         if (merged)
1180                                 __unlink_va(va, root, augment);
1181
1182                         sibling->va_end = va->va_end;
1183
1184                         /* Free vmap_area object. */
1185                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1186
1187                         /* Point to the new merged area. */
1188                         va = sibling;
1189                         merged = true;
1190                 }
1191         }
1192
1193 insert:
1194         if (!merged)
1195                 __link_va(va, root, parent, link, head, augment);
1196
1197         return va;
1198 }
1199
1200 static __always_inline struct vmap_area *
1201 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1202         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1203 {
1204         return __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, false);
1205 }
1206
1207 static __always_inline struct vmap_area *
1208 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1209         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1210 {
1211         va = __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, true);
1212         if (va)
1213                 augment_tree_propagate_from(va);
1214
1215         return va;
1216 }
1217
1218 static __always_inline bool
1219 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1220         unsigned long align, unsigned long vstart)
1221 {
1222         unsigned long nva_start_addr;
1223
1224         if (va->va_start > vstart)
1225                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1226         else
1227                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1228
1229         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1230         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1231                         nva_start_addr < vstart)
1232                 return false;
1233
1234         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1239  * that will accomplish the request corresponding to passing
1240  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1241  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1242  * overhead.
1243  */
1244 static __always_inline struct vmap_area *
1245 find_vmap_lowest_match(struct rb_root *root, unsigned long size,
1246         unsigned long align, unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1247 {
1248         struct vmap_area *va;
1249         struct rb_node *node;
1250         unsigned long length;
1251
1252         /* Start from the root. */
1253         node = root->rb_node;
1254
1255         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1256         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1257
1258         while (node) {
1259                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1260
1261                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1262                                 vstart < va->va_start) {
1263                         node = node->rb_left;
1264                 } else {
1265                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1266                                 return va;
1267
1268                         /*
1269                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1270                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1271                          * equal or bigger to the requested search length.
1272                          */
1273                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1274                                 node = node->rb_right;
1275                                 continue;
1276                         }
1277
1278                         /*
1279                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1280                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1281                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1282                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1283                          */
1284                         while ((node = rb_parent(node))) {
1285                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1286                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1287                                         return va;
1288
1289                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1290                                                 vstart <= va->va_start) {
1291                                         /*
1292                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1293                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1294                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1295                                          * and no suitable free block found there.
1296                                          */
1297                                         vstart = va->va_start + 1;
1298                                         node = node->rb_right;
1299                                         break;
1300                                 }
1301                         }
1302                 }
1303         }
1304
1305         return NULL;
1306 }
1307
1308 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1309 #include <linux/random.h>
1310
1311 static struct vmap_area *
1312 find_vmap_lowest_linear_match(struct list_head *head, unsigned long size,
1313         unsigned long align, unsigned long vstart)
1314 {
1315         struct vmap_area *va;
1316
1317         list_for_each_entry(va, head, list) {
1318                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1319                         continue;
1320
1321                 return va;
1322         }
1323
1324         return NULL;
1325 }
1326
1327 static void
1328 find_vmap_lowest_match_check(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1329                              unsigned long size, unsigned long align)
1330 {
1331         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1332         unsigned long vstart;
1333         unsigned int rnd;
1334
1335         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1336         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1337
1338         va_1 = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, false);
1339         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(head, size, align, vstart);
1340
1341         if (va_1 != va_2)
1342                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1343                         va_1, va_2, vstart);
1344 }
1345 #endif
1346
1347 enum fit_type {
1348         NOTHING_FIT = 0,
1349         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1350         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1351         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1352         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1353 };
1354
1355 static __always_inline enum fit_type
1356 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1357         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1358 {
1359         enum fit_type type;
1360
1361         /* Check if it is within VA. */
1362         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1363                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1364                 return NOTHING_FIT;
1365
1366         /* Now classify. */
1367         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1368                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1369                         type = FL_FIT_TYPE;
1370                 else
1371                         type = LE_FIT_TYPE;
1372         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1373                 type = RE_FIT_TYPE;
1374         } else {
1375                 type = NE_FIT_TYPE;
1376         }
1377
1378         return type;
1379 }
1380
1381 static __always_inline int
1382 adjust_va_to_fit_type(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1383                       struct vmap_area *va, unsigned long nva_start_addr,
1384                       unsigned long size)
1385 {
1386         struct vmap_area *lva = NULL;
1387         enum fit_type type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1388
1389         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1390                 /*
1391                  * No need to split VA, it fully fits.
1392                  *
1393                  * |               |
1394                  * V      NVA      V
1395                  * |---------------|
1396                  */
1397                 unlink_va_augment(va, root);
1398                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1399         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1400                 /*
1401                  * Split left edge of fit VA.
1402                  *
1403                  * |       |
1404                  * V  NVA  V   R
1405                  * |-------|-------|
1406                  */
1407                 va->va_start += size;
1408         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1409                 /*
1410                  * Split right edge of fit VA.
1411                  *
1412                  *         |       |
1413                  *     L   V  NVA  V
1414                  * |-------|-------|
1415                  */
1416                 va->va_end = nva_start_addr;
1417         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1418                 /*
1419                  * Split no edge of fit VA.
1420                  *
1421                  *     |       |
1422                  *   L V  NVA  V R
1423                  * |---|-------|---|
1424                  */
1425                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1426                 if (unlikely(!lva)) {
1427                         /*
1428                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1429                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1430                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1431                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1432                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1433                          * are its main fitting cases.
1434                          *
1435                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1436                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1437                          * big free space that has to be split.
1438                          *
1439                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1440                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1441                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1442                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1443                          * split purpose. That is rare and most time does not
1444                          * occur.
1445                          *
1446                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1447                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1448                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1449                          * triggered to repeat one more time. See more details
1450                          * in alloc_vmap_area() function.
1451                          */
1452                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1453                         if (!lva)
1454                                 return -1;
1455                 }
1456
1457                 /*
1458                  * Build the remainder.
1459                  */
1460                 lva->va_start = va->va_start;
1461                 lva->va_end = nva_start_addr;
1462
1463                 /*
1464                  * Shrink this VA to remaining size.
1465                  */
1466                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1467         } else {
1468                 return -1;
1469         }
1470
1471         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1472                 augment_tree_propagate_from(va);
1473
1474                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1475                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node, root, head);
1476         }
1477
1478         return 0;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1483  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1484  */
1485 static __always_inline unsigned long
1486 __alloc_vmap_area(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1487         unsigned long size, unsigned long align,
1488         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1489 {
1490         bool adjust_search_size = true;
1491         unsigned long nva_start_addr;
1492         struct vmap_area *va;
1493         int ret;
1494
1495         /*
1496          * Do not adjust when:
1497          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1498          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1499          *      aligned anyway;
1500          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1501          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1502          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1503          */
1504         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1505                 adjust_search_size = false;
1506
1507         va = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, adjust_search_size);
1508         if (unlikely(!va))
1509                 return vend;
1510
1511         if (va->va_start > vstart)
1512                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1513         else
1514                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1515
1516         /* Check the "vend" restriction. */
1517         if (nva_start_addr + size > vend)
1518                 return vend;
1519
1520         /* Update the free vmap_area. */
1521         ret = adjust_va_to_fit_type(root, head, va, nva_start_addr, size);
1522         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1523                 return vend;
1524
1525 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1526         find_vmap_lowest_match_check(root, head, size, align);
1527 #endif
1528
1529         return nva_start_addr;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1534  */
1535 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1536 {
1537         /*
1538          * Remove from the busy tree/list.
1539          */
1540         spin_lock(&vmap_area_lock);
1541         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1542         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1543
1544         /*
1545          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1546          */
1547         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1548         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1549         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1550 }
1551
1552 static inline void
1553 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1554 {
1555         struct vmap_area *va = NULL;
1556
1557         /*
1558          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1559          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1560          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1561          *
1562          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1563          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1564          * condition and high memory pressure.
1565          */
1566         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1567                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1568
1569         spin_lock(lock);
1570
1571         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1572                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1573 }
1574
1575 /*
1576  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1577  * vstart and vend.
1578  */
1579 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1580                                 unsigned long align,
1581                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1582                                 int node, gfp_t gfp_mask,
1583                                 unsigned long va_flags)
1584 {
1585         struct vmap_area *va;
1586         unsigned long freed;
1587         unsigned long addr;
1588         int purged = 0;
1589         int ret;
1590
1591         if (unlikely(!size || offset_in_page(size) || !is_power_of_2(align)))
1592                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1593
1594         if (unlikely(!vmap_initialized))
1595                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1596
1597         might_sleep();
1598         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1599
1600         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1601         if (unlikely(!va))
1602                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1603
1604         /*
1605          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1606          * to avoid false negatives.
1607          */
1608         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1609
1610 retry:
1611         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1612         addr = __alloc_vmap_area(&free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list,
1613                 size, align, vstart, vend);
1614         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1615
1616         trace_alloc_vmap_area(addr, size, align, vstart, vend, addr == vend);
1617
1618         /*
1619          * If an allocation fails, the "vend" address is
1620          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1621          */
1622         if (unlikely(addr == vend))
1623                 goto overflow;
1624
1625         va->va_start = addr;
1626         va->va_end = addr + size;
1627         va->vm = NULL;
1628         va->flags = va_flags;
1629
1630         spin_lock(&vmap_area_lock);
1631         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1632         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1633
1634         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1635         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1636         BUG_ON(va->va_end > vend);
1637
1638         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1639         if (ret) {
1640                 free_vmap_area(va);
1641                 return ERR_PTR(ret);
1642         }
1643
1644         return va;
1645
1646 overflow:
1647         if (!purged) {
1648                 purge_vmap_area_lazy();
1649                 purged = 1;
1650                 goto retry;
1651         }
1652
1653         freed = 0;
1654         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1655
1656         if (freed > 0) {
1657                 purged = 0;
1658                 goto retry;
1659         }
1660
1661         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1662                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1663                         size);
1664
1665         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1666         return ERR_PTR(-EBUSY);
1667 }
1668
1669 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1670 {
1671         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1672 }
1673 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1674
1675 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1676 {
1677         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1678 }
1679 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1680
1681 /*
1682  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1683  * before attempting to purge with a TLB flush.
1684  *
1685  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1686  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1687  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1688  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1689  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1690  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1691  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1692  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1693  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1694  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1695  * becomes a problem on bigger systems.
1696  */
1697 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1698 {
1699         unsigned int log;
1700
1701         log = fls(num_online_cpus());
1702
1703         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1704 }
1705
1706 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1707
1708 /*
1709  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1710  * by this lock, but we want to avoid concurrent calls for performance
1711  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1712  */
1713 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1714
1715 /* for per-CPU blocks */
1716 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1717
1718 /*
1719  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1720  */
1721 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1722 {
1723         unsigned long resched_threshold;
1724         unsigned int num_purged_areas = 0;
1725         struct list_head local_purge_list;
1726         struct vmap_area *va, *n_va;
1727
1728         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1729
1730         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1731         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1732         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_purge_list);
1733         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1734
1735         if (unlikely(list_empty(&local_purge_list)))
1736                 goto out;
1737
1738         start = min(start,
1739                 list_first_entry(&local_purge_list,
1740                         struct vmap_area, list)->va_start);
1741
1742         end = max(end,
1743                 list_last_entry(&local_purge_list,
1744                         struct vmap_area, list)->va_end);
1745
1746         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1747         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1748
1749         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1750         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_purge_list, list) {
1751                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1752                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1753                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1754
1755                 /*
1756                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1757                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1758                  * anything.
1759                  */
1760                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1761                                 &free_vmap_area_list);
1762
1763                 if (!va)
1764                         continue;
1765
1766                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1767                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1768                                               va->va_start, va->va_end);
1769
1770                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1771                 num_purged_areas++;
1772
1773                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1774                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1775         }
1776         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1777
1778 out:
1779         trace_purge_vmap_area_lazy(start, end, num_purged_areas);
1780         return num_purged_areas > 0;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1785  */
1786 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1787 {
1788         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1789         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1790         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1791         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1792 }
1793
1794 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1795 {
1796         unsigned long nr_lazy;
1797
1798         do {
1799                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1800                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1801                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1802
1803                 /* Recheck if further work is required. */
1804                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1805         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped,
1810  * unlinked and flush_cache_vunmap had been called for the correct
1811  * range previously.
1812  */
1813 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1814 {
1815         unsigned long nr_lazy_max = lazy_max_pages();
1816         unsigned long va_start = va->va_start;
1817         unsigned long nr_lazy;
1818
1819         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&va->list)))
1820                 return;
1821
1822         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1823                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1824
1825         /*
1826          * Merge or place it to the purge tree/list.
1827          */
1828         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1829         merge_or_add_vmap_area(va,
1830                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1831         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1832
1833         trace_free_vmap_area_noflush(va_start, nr_lazy, nr_lazy_max);
1834
1835         /* After this point, we may free va at any time */
1836         if (unlikely(nr_lazy > nr_lazy_max))
1837                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1838 }
1839
1840 /*
1841  * Free and unmap a vmap area
1842  */
1843 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1844 {
1845         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1846         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1847         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1848                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1849
1850         free_vmap_area_noflush(va);
1851 }
1852
1853 struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1854 {
1855         struct vmap_area *va;
1856
1857         spin_lock(&vmap_area_lock);
1858         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1859         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1860
1861         return va;
1862 }
1863
1864 static struct vmap_area *find_unlink_vmap_area(unsigned long addr)
1865 {
1866         struct vmap_area *va;
1867
1868         spin_lock(&vmap_area_lock);
1869         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1870         if (va)
1871                 unlink_va(va, &vmap_area_root);
1872         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1873
1874         return va;
1875 }
1876
1877 /*** Per cpu kva allocator ***/
1878
1879 /*
1880  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1881  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1882  */
1883 /*
1884  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1885  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1886  * instead (we just need a rough idea)
1887  */
1888 #if BITS_PER_LONG == 32
1889 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1890 #else
1891 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1892 #endif
1893
1894 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1895 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1896 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1897 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1898 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1899 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1900 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1901                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1902                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1903                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1904
1905 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1906
1907 #define VMAP_RAM                0x1 /* indicates vm_map_ram area*/
1908 #define VMAP_BLOCK              0x2 /* mark out the vmap_block sub-type*/
1909 #define VMAP_FLAGS_MASK         0x3
1910
1911 struct vmap_block_queue {
1912         spinlock_t lock;
1913         struct list_head free;
1914 };
1915
1916 struct vmap_block {
1917         spinlock_t lock;
1918         struct vmap_area *va;
1919         unsigned long free, dirty;
1920         DECLARE_BITMAP(used_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1921         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1922         struct list_head free_list;
1923         struct rcu_head rcu_head;
1924         struct list_head purge;
1925 };
1926
1927 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1928 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1929
1930 /*
1931  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1932  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1933  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1934  */
1935 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1936
1937 /*
1938  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1939  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1940  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1941  * big problem.
1942  */
1943
1944 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1945 {
1946         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1947         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1948         return addr;
1949 }
1950
1951 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1952 {
1953         unsigned long addr;
1954
1955         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1956         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1957         return (void *)addr;
1958 }
1959
1960 /**
1961  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1962  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1963  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1964  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1965  *
1966  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1967  */
1968 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1969 {
1970         struct vmap_block_queue *vbq;
1971         struct vmap_block *vb;
1972         struct vmap_area *va;
1973         unsigned long vb_idx;
1974         int node, err;
1975         void *vaddr;
1976
1977         node = numa_node_id();
1978
1979         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1980                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1981         if (unlikely(!vb))
1982                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1983
1984         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1985                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1986                                         node, gfp_mask,
1987                                         VMAP_RAM|VMAP_BLOCK);
1988         if (IS_ERR(va)) {
1989                 kfree(vb);
1990                 return ERR_CAST(va);
1991         }
1992
1993         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1994         spin_lock_init(&vb->lock);
1995         vb->va = va;
1996         /* At least something should be left free */
1997         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1998         bitmap_zero(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1999         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
2000         vb->dirty = 0;
2001         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
2002         vb->dirty_max = 0;
2003         bitmap_set(vb->used_map, 0, (1UL << order));
2004         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
2005
2006         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
2007         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
2008         if (err) {
2009                 kfree(vb);
2010                 free_vmap_area(va);
2011                 return ERR_PTR(err);
2012         }
2013
2014         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2015         spin_lock(&vbq->lock);
2016         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
2017         spin_unlock(&vbq->lock);
2018
2019         return vaddr;
2020 }
2021
2022 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
2023 {
2024         struct vmap_block *tmp;
2025
2026         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
2027         BUG_ON(tmp != vb);
2028
2029         spin_lock(&vmap_area_lock);
2030         unlink_va(vb->va, &vmap_area_root);
2031         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2032
2033         free_vmap_area_noflush(vb->va);
2034         kfree_rcu(vb, rcu_head);
2035 }
2036
2037 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
2038 {
2039         LIST_HEAD(purge);
2040         struct vmap_block *vb;
2041         struct vmap_block *n_vb;
2042         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2043
2044         rcu_read_lock();
2045         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2046
2047                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
2048                         continue;
2049
2050                 spin_lock(&vb->lock);
2051                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2052                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
2053                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
2054                         vb->dirty_min = 0;
2055                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
2056                         spin_lock(&vbq->lock);
2057                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2058                         spin_unlock(&vbq->lock);
2059                         spin_unlock(&vb->lock);
2060                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
2061                 } else
2062                         spin_unlock(&vb->lock);
2063         }
2064         rcu_read_unlock();
2065
2066         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
2067                 list_del(&vb->purge);
2068                 free_vmap_block(vb);
2069         }
2070 }
2071
2072 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2073 {
2074         int cpu;
2075
2076         for_each_possible_cpu(cpu)
2077                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2078 }
2079
2080 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2081 {
2082         struct vmap_block_queue *vbq;
2083         struct vmap_block *vb;
2084         void *vaddr = NULL;
2085         unsigned int order;
2086
2087         BUG_ON(offset_in_page(size));
2088         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2089         if (WARN_ON(size == 0)) {
2090                 /*
2091                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2092                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2093                  * early.
2094                  */
2095                 return NULL;
2096         }
2097         order = get_order(size);
2098
2099         rcu_read_lock();
2100         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2101         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2102                 unsigned long pages_off;
2103
2104                 spin_lock(&vb->lock);
2105                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2106                         spin_unlock(&vb->lock);
2107                         continue;
2108                 }
2109
2110                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2111                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2112                 vb->free -= 1UL << order;
2113                 bitmap_set(vb->used_map, pages_off, (1UL << order));
2114                 if (vb->free == 0) {
2115                         spin_lock(&vbq->lock);
2116                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2117                         spin_unlock(&vbq->lock);
2118                 }
2119
2120                 spin_unlock(&vb->lock);
2121                 break;
2122         }
2123
2124         rcu_read_unlock();
2125
2126         /* Allocate new block if nothing was found */
2127         if (!vaddr)
2128                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2129
2130         return vaddr;
2131 }
2132
2133 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2134 {
2135         unsigned long offset;
2136         unsigned int order;
2137         struct vmap_block *vb;
2138
2139         BUG_ON(offset_in_page(size));
2140         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2141
2142         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2143
2144         order = get_order(size);
2145         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2146         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2147         spin_lock(&vb->lock);
2148         bitmap_clear(vb->used_map, offset, (1UL << order));
2149         spin_unlock(&vb->lock);
2150
2151         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2152
2153         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2154                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2155
2156         spin_lock(&vb->lock);
2157
2158         /* Expand dirty range */
2159         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2160         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2161
2162         vb->dirty += 1UL << order;
2163         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2164                 BUG_ON(vb->free);
2165                 spin_unlock(&vb->lock);
2166                 free_vmap_block(vb);
2167         } else
2168                 spin_unlock(&vb->lock);
2169 }
2170
2171 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2172 {
2173         int cpu;
2174
2175         if (unlikely(!vmap_initialized))
2176                 return;
2177
2178         might_sleep();
2179
2180         for_each_possible_cpu(cpu) {
2181                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2182                 struct vmap_block *vb;
2183
2184                 rcu_read_lock();
2185                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2186                         spin_lock(&vb->lock);
2187                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2188                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2189                                 unsigned long s, e;
2190
2191                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2192                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2193
2194                                 start = min(s, start);
2195                                 end   = max(e, end);
2196
2197                                 flush = 1;
2198                         }
2199                         spin_unlock(&vb->lock);
2200                 }
2201                 rcu_read_unlock();
2202         }
2203
2204         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2205         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2206         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2207                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2208         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2209 }
2210
2211 /**
2212  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2213  *
2214  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2215  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2216  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2217  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2218  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2219  *
2220  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2221  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2222  * from the vmap layer.
2223  */
2224 void vm_unmap_aliases(void)
2225 {
2226         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2227         int flush = 0;
2228
2229         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2230 }
2231 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2232
2233 /**
2234  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2235  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2236  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2237  */
2238 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2239 {
2240         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2241         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2242         struct vmap_area *va;
2243
2244         might_sleep();
2245         BUG_ON(!addr);
2246         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2247         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2248         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2249
2250         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2251
2252         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2253                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2254                 vb_free(addr, size);
2255                 return;
2256         }
2257
2258         va = find_unlink_vmap_area(addr);
2259         if (WARN_ON_ONCE(!va))
2260                 return;
2261
2262         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2263                                     (va->va_end - va->va_start));
2264         free_unmap_vmap_area(va);
2265 }
2266 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2267
2268 /**
2269  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2270  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2271  * @count: number of pages
2272  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2273  *
2274  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2275  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2276  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2277  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2278  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2279  *
2280  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2281  */
2282 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2283 {
2284         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2285         unsigned long addr;
2286         void *mem;
2287
2288         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2289                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2290                 if (IS_ERR(mem))
2291                         return NULL;
2292                 addr = (unsigned long)mem;
2293         } else {
2294                 struct vmap_area *va;
2295                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2296                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2297                                 node, GFP_KERNEL, VMAP_RAM);
2298                 if (IS_ERR(va))
2299                         return NULL;
2300
2301                 addr = va->va_start;
2302                 mem = (void *)addr;
2303         }
2304
2305         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2306                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2307                 vm_unmap_ram(mem, count);
2308                 return NULL;
2309         }
2310
2311         /*
2312          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2313          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2314          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2315          */
2316         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2317
2318         return mem;
2319 }
2320 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2321
2322 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2323
2324 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2325 {
2326 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2327         return vm->page_order;
2328 #else
2329         return 0;
2330 #endif
2331 }
2332
2333 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2334 {
2335 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2336         vm->page_order = order;
2337 #else
2338         BUG_ON(order != 0);
2339 #endif
2340 }
2341
2342 /**
2343  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2344  * @vm: vm_struct to add
2345  *
2346  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2347  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2348  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2349  *
2350  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2351  */
2352 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2353 {
2354         struct vm_struct *tmp, **p;
2355
2356         BUG_ON(vmap_initialized);
2357         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2358                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2359                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2360                         break;
2361                 } else
2362                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2363         }
2364         vm->next = *p;
2365         *p = vm;
2366 }
2367
2368 /**
2369  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2370  * @vm: vm_struct to register
2371  * @align: requested alignment
2372  *
2373  * This function is used to register kernel vm area before
2374  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2375  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2376  * vm->addr contains the allocated address.
2377  *
2378  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2379  */
2380 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2381 {
2382         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2383         struct vm_struct *cur, **p;
2384
2385         BUG_ON(vmap_initialized);
2386
2387         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2388                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2389                         break;
2390                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2391         }
2392
2393         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2394         vm->addr = (void *)addr;
2395         vm->next = *p;
2396         *p = vm;
2397         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2398 }
2399
2400 static void vmap_init_free_space(void)
2401 {
2402         unsigned long vmap_start = 1;
2403         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2404         struct vmap_area *busy, *free;
2405
2406         /*
2407          *     B     F     B     B     B     F
2408          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2409          *  |           The KVA space           |
2410          *  |<--------------------------------->|
2411          */
2412         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2413                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2414                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2415                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2416                                 free->va_start = vmap_start;
2417                                 free->va_end = busy->va_start;
2418
2419                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2420                                         &free_vmap_area_root,
2421                                                 &free_vmap_area_list);
2422                         }
2423                 }
2424
2425                 vmap_start = busy->va_end;
2426         }
2427
2428         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2429                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2430                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2431                         free->va_start = vmap_start;
2432                         free->va_end = vmap_end;
2433
2434                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2435                                 &free_vmap_area_root,
2436                                         &free_vmap_area_list);
2437                 }
2438         }
2439 }
2440
2441 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2442         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2443 {
2444         vm->flags = flags;
2445         vm->addr = (void *)va->va_start;
2446         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2447         vm->caller = caller;
2448         va->vm = vm;
2449 }
2450
2451 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2452                               unsigned long flags, const void *caller)
2453 {
2454         spin_lock(&vmap_area_lock);
2455         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2456         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2457 }
2458
2459 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2460 {
2461         /*
2462          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2463          * we should make sure that vm has proper values.
2464          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2465          */
2466         smp_wmb();
2467         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2468 }
2469
2470 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2471                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2472                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2473                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2474 {
2475         struct vmap_area *va;
2476         struct vm_struct *area;
2477         unsigned long requested_size = size;
2478
2479         BUG_ON(in_interrupt());
2480         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2481         if (unlikely(!size))
2482                 return NULL;
2483
2484         if (flags & VM_IOREMAP)
2485                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2486                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2487
2488         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2489         if (unlikely(!area))
2490                 return NULL;
2491
2492         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2493                 size += PAGE_SIZE;
2494
2495         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask, 0);
2496         if (IS_ERR(va)) {
2497                 kfree(area);
2498                 return NULL;
2499         }
2500
2501         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2502
2503         /*
2504          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2505          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2506          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2507          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2508          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2509          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2510          */
2511         if (!(flags & VM_ALLOC))
2512                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2513                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2514
2515         return area;
2516 }
2517
2518 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2519                                        unsigned long start, unsigned long end,
2520                                        const void *caller)
2521 {
2522         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2523                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2524 }
2525
2526 /**
2527  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2528  * @size:        size of the area
2529  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2530  *
2531  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2532  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2533  * on success or %NULL on failure.
2534  *
2535  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2536  */
2537 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2538 {
2539         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2540                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2541                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2542                                   __builtin_return_address(0));
2543 }
2544
2545 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2546                                 const void *caller)
2547 {
2548         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2549                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2550                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2551 }
2552
2553 /**
2554  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2555  * @addr:         base address
2556  *
2557  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2558  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2559  * pointer valid.
2560  *
2561  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2562  */
2563 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2564 {
2565         struct vmap_area *va;
2566
2567         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2568         if (!va)
2569                 return NULL;
2570
2571         return va->vm;
2572 }
2573
2574 /**
2575  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2576  * @addr:           base address
2577  *
2578  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2579  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2580  * on SMP machines, except for its size or flags.
2581  *
2582  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2583  */
2584 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2585 {
2586         struct vmap_area *va;
2587         struct vm_struct *vm;
2588
2589         might_sleep();
2590
2591         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2592                         addr))
2593                 return NULL;
2594
2595         va = find_unlink_vmap_area((unsigned long)addr);
2596         if (!va || !va->vm)
2597                 return NULL;
2598         vm = va->vm;
2599
2600         debug_check_no_locks_freed(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
2601         debug_check_no_obj_freed(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
2602         kasan_free_module_shadow(vm);
2603         kasan_poison_vmalloc(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
2604
2605         free_unmap_vmap_area(va);
2606         return vm;
2607 }
2608
2609 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2610                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2611 {
2612         int i;
2613
2614         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2615         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2616                 if (page_address(area->pages[i]))
2617                         set_direct_map(area->pages[i]);
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Flush the vm mapping and reset the direct map.
2622  */
2623 static void vm_reset_perms(struct vm_struct *area)
2624 {
2625         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2626         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2627         int flush_dmap = 0;
2628         int i;
2629
2630         /*
2631          * Find the start and end range of the direct mappings to make sure that
2632          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2633          */
2634         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2635                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2636
2637                 if (addr) {
2638                         unsigned long page_size;
2639
2640                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2641                         start = min(addr, start);
2642                         end = max(addr + page_size, end);
2643                         flush_dmap = 1;
2644                 }
2645         }
2646
2647         /*
2648          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2649          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2650          * reset the direct map permissions to the default.
2651          */
2652         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2653         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2654         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2655 }
2656
2657 static void delayed_vfree_work(struct work_struct *w)
2658 {
2659         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
2660         struct llist_node *t, *llnode;
2661
2662         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
2663                 vfree(llnode);
2664 }
2665
2666 /**
2667  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2668  * @addr:         memory base address
2669  *
2670  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2671  * except NMIs.
2672  */
2673 void vfree_atomic(const void *addr)
2674 {
2675         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2676
2677         BUG_ON(in_nmi());
2678         kmemleak_free(addr);
2679
2680         /*
2681          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2682          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2683          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2684          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2685          */
2686         if (addr && llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2687                 schedule_work(&p->wq);
2688 }
2689
2690 /**
2691  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2692  * @addr:  Memory base address
2693  *
2694  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2695  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2696  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2697  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2698  *
2699  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2700  *
2701  * Context:
2702  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2703  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2704  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2705  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2706  */
2707 void vfree(const void *addr)
2708 {
2709         struct vm_struct *vm;
2710         int i;
2711
2712         if (unlikely(in_interrupt())) {
2713                 vfree_atomic(addr);
2714                 return;
2715         }
2716
2717         BUG_ON(in_nmi());
2718         kmemleak_free(addr);
2719         might_sleep();
2720
2721         if (!addr)
2722                 return;
2723
2724         vm = remove_vm_area(addr);
2725         if (unlikely(!vm)) {
2726                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2727                                 addr);
2728                 return;
2729         }
2730
2731         if (unlikely(vm->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
2732                 vm_reset_perms(vm);
2733         for (i = 0; i < vm->nr_pages; i++) {
2734                 struct page *page = vm->pages[i];
2735
2736                 BUG_ON(!page);
2737                 mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2738                 /*
2739                  * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2740                  * can be freed as an array of order-0 allocations
2741                  */
2742                 __free_pages(page, 0);
2743                 cond_resched();
2744         }
2745         atomic_long_sub(vm->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2746         kvfree(vm->pages);
2747         kfree(vm);
2748 }
2749 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2750
2751 /**
2752  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2753  * @addr:   memory base address
2754  *
2755  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2756  * which was created from the page array passed to vmap().
2757  *
2758  * Must not be called in interrupt context.
2759  */
2760 void vunmap(const void *addr)
2761 {
2762         struct vm_struct *vm;
2763
2764         BUG_ON(in_interrupt());
2765         might_sleep();
2766
2767         if (!addr)
2768                 return;
2769         vm = remove_vm_area(addr);
2770         if (unlikely(!vm)) {
2771                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vunmap() nonexistent vm area (%p)\n",
2772                                 addr);
2773                 return;
2774         }
2775         kfree(vm);
2776 }
2777 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2778
2779 /**
2780  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2781  * @pages: array of page pointers
2782  * @count: number of pages to map
2783  * @flags: vm_area->flags
2784  * @prot: page protection for the mapping
2785  *
2786  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2787  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2788  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2789  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2790  * vfree() is called on the return value.
2791  *
2792  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2793  */
2794 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2795            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2796 {
2797         struct vm_struct *area;
2798         unsigned long addr;
2799         unsigned long size;             /* In bytes */
2800
2801         might_sleep();
2802
2803         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
2804                 return NULL;
2805
2806         /*
2807          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2808          * guard compromises someone else's mappings too.
2809          */
2810         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2811                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2812
2813         if (count > totalram_pages())
2814                 return NULL;
2815
2816         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2817         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2818         if (!area)
2819                 return NULL;
2820
2821         addr = (unsigned long)area->addr;
2822         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2823                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2824                 vunmap(area->addr);
2825                 return NULL;
2826         }
2827
2828         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2829                 area->pages = pages;
2830                 area->nr_pages = count;
2831         }
2832         return area->addr;
2833 }
2834 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2835
2836 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2837 struct vmap_pfn_data {
2838         unsigned long   *pfns;
2839         pgprot_t        prot;
2840         unsigned int    idx;
2841 };
2842
2843 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2844 {
2845         struct vmap_pfn_data *data = private;
2846
2847         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2848                 return -EINVAL;
2849         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2850         return 0;
2851 }
2852
2853 /**
2854  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2855  * @pfns: array of PFNs
2856  * @count: number of pages to map
2857  * @prot: page protection for the mapping
2858  *
2859  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2860  * the start address of the mapping.
2861  */
2862 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2863 {
2864         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2865         struct vm_struct *area;
2866
2867         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2868                         __builtin_return_address(0));
2869         if (!area)
2870                 return NULL;
2871         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2872                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2873                 free_vm_area(area);
2874                 return NULL;
2875         }
2876         return area->addr;
2877 }
2878 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2879 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2880
2881 static inline unsigned int
2882 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2883                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2884 {
2885         unsigned int nr_allocated = 0;
2886         gfp_t alloc_gfp = gfp;
2887         bool nofail = false;
2888         struct page *page;
2889         int i;
2890
2891         /*
2892          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2893          * the page array is partly or not at all populated due
2894          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2895          * more permissive.
2896          */
2897         if (!order) {
2898                 /* bulk allocator doesn't support nofail req. officially */
2899                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2900
2901                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2902                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2903
2904                         /*
2905                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2906                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2907                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2908                          * so the range is [1:100].
2909                          */
2910                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2911
2912                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2913                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2914                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2915                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2916                          */
2917                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2918                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2919                                                         nr_pages_request,
2920                                                         pages + nr_allocated);
2921
2922                         else
2923                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2924                                                         nr_pages_request,
2925                                                         pages + nr_allocated);
2926
2927                         nr_allocated += nr;
2928                         cond_resched();
2929
2930                         /*
2931                          * If zero or pages were obtained partly,
2932                          * fallback to a single page allocator.
2933                          */
2934                         if (nr != nr_pages_request)
2935                                 break;
2936                 }
2937         } else if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
2938                 /*
2939                  * Higher order nofail allocations are really expensive and
2940                  * potentially dangerous (pre-mature OOM, disruptive reclaim
2941                  * and compaction etc.
2942                  */
2943                 alloc_gfp &= ~__GFP_NOFAIL;
2944                 nofail = true;
2945         }
2946
2947         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2948         while (nr_allocated < nr_pages) {
2949                 if (fatal_signal_pending(current))
2950                         break;
2951
2952                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2953                         page = alloc_pages(alloc_gfp, order);
2954                 else
2955                         page = alloc_pages_node(nid, alloc_gfp, order);
2956                 if (unlikely(!page)) {
2957                         if (!nofail)
2958                                 break;
2959
2960                         /* fall back to the zero order allocations */
2961                         alloc_gfp |= __GFP_NOFAIL;
2962                         order = 0;
2963                         continue;
2964                 }
2965
2966                 /*
2967                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2968                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2969                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2970                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
2971                  * page->lru, etc.
2972                  */
2973                 if (order)
2974                         split_page(page, order);
2975
2976                 /*
2977                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2978                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2979                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2980                  */
2981                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
2982                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
2983
2984                 cond_resched();
2985                 nr_allocated += 1U << order;
2986         }
2987
2988         return nr_allocated;
2989 }
2990
2991 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2992                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
2993                                  int node)
2994 {
2995         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2996         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
2997         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2998         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
2999         unsigned long array_size;
3000         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3001         unsigned int page_order;
3002         unsigned int flags;
3003         int ret;
3004
3005         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
3006
3007         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
3008                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3009
3010         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
3011         if (array_size > PAGE_SIZE) {
3012                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
3013                                         area->caller);
3014         } else {
3015                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
3016         }
3017
3018         if (!area->pages) {
3019                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3020                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3021                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3022                 free_vm_area(area);
3023                 return NULL;
3024         }
3025
3026         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3027         page_order = vm_area_page_order(area);
3028
3029         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3030                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3031
3032         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3033         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3034                 int i;
3035
3036                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3037                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3038         }
3039
3040         /*
3041          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3042          * allocation request, free them via vfree() if any.
3043          */
3044         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3045                 /* vm_area_alloc_pages() can also fail due to a fatal signal */
3046                 if (!fatal_signal_pending(current))
3047                         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3048                                 "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3049                                 area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3050                 goto fail;
3051         }
3052
3053         /*
3054          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3055          * by the scope API
3056          */
3057         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3058                 flags = memalloc_nofs_save();
3059         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3060                 flags = memalloc_noio_save();
3061
3062         do {
3063                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3064                         page_shift);
3065                 if (nofail && (ret < 0))
3066                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3067         } while (nofail && (ret < 0));
3068
3069         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3070                 memalloc_nofs_restore(flags);
3071         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3072                 memalloc_noio_restore(flags);
3073
3074         if (ret < 0) {
3075                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3076                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3077                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3078                 goto fail;
3079         }
3080
3081         return area->addr;
3082
3083 fail:
3084         vfree(area->addr);
3085         return NULL;
3086 }
3087
3088 /**
3089  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3090  * @size:                 allocation size
3091  * @align:                desired alignment
3092  * @start:                vm area range start
3093  * @end:                  vm area range end
3094  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3095  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3096  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3097  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3098  * @caller:               caller's return address
3099  *
3100  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3101  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3102  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3103  * supported.
3104  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3105  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3106  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3107  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3108  *
3109  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3110  *
3111  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3112  * protection of @prot.
3113  *
3114  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3115  */
3116 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3117                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3118                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3119                         const void *caller)
3120 {
3121         struct vm_struct *area;
3122         void *ret;
3123         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3124         unsigned long real_size = size;
3125         unsigned long real_align = align;
3126         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3127
3128         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3129                 return NULL;
3130
3131         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3132                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3133                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3134                         real_size);
3135                 return NULL;
3136         }
3137
3138         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3139                 unsigned long size_per_node;
3140
3141                 /*
3142                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3143                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3144                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3145                  * supporting them.
3146                  */
3147
3148                 size_per_node = size;
3149                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3150                         size_per_node /= num_online_nodes();
3151                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3152                         shift = PMD_SHIFT;
3153                 else
3154                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3155
3156                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3157                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3158         }
3159
3160 again:
3161         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3162                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3163                                   gfp_mask, caller);
3164         if (!area) {
3165                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3166                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3167                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3168                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3169                 if (nofail) {
3170                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3171                         goto again;
3172                 }
3173                 goto fail;
3174         }
3175
3176         /*
3177          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3178          * kasan_unpoison_vmalloc().
3179          */
3180         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3181                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3182                         /*
3183                          * Modify protection bits to allow tagging.
3184                          * This must be done before mapping.
3185                          */
3186                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3187
3188                         /*
3189                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3190                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3191                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3192                          */
3193                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3194                 }
3195
3196                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3197                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3198         }
3199
3200         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3201         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3202         if (!ret)
3203                 goto fail;
3204
3205         /*
3206          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3207          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3208          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3209          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3210          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3211          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3212          */
3213         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3214         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3215             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3216                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3217         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3218         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3219
3220         /*
3221          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3222          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3223          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3224          */
3225         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3226
3227         size = PAGE_ALIGN(size);
3228         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3229                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3230
3231         return area->addr;
3232
3233 fail:
3234         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3235                 shift = PAGE_SHIFT;
3236                 align = real_align;
3237                 size = real_size;
3238                 goto again;
3239         }
3240
3241         return NULL;
3242 }
3243
3244 /**
3245  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3246  * @size:           allocation size
3247  * @align:          desired alignment
3248  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3249  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3250  * @caller:         caller's return address
3251  *
3252  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3253  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3254  *
3255  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3256  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3257  *
3258  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3259  * with mm people.
3260  *
3261  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3262  */
3263 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3264                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3265 {
3266         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3267                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3268 }
3269 /*
3270  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3271  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3272  * than that.
3273  */
3274 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3275 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3276 #endif
3277
3278 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3279 {
3280         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3281                                 __builtin_return_address(0));
3282 }
3283 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3284
3285 /**
3286  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3287  * @size:    allocation size
3288  *
3289  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3290  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3291  *
3292  * For tight control over page level allocator and protection flags
3293  * use __vmalloc() instead.
3294  *
3295  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3296  */
3297 void *vmalloc(unsigned long size)
3298 {
3299         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3300                                 __builtin_return_address(0));
3301 }
3302 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3303
3304 /**
3305  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3306  * @size:      allocation size
3307  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3308  *
3309  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3310  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3311  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3312  * huge pages for the memory
3313  *
3314  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3315  */
3316 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3317 {
3318         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3319                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3320                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3321 }
3322 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3323
3324 /**
3325  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3326  * @size:    allocation size
3327  *
3328  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3329  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3330  * The memory allocated is set to zero.
3331  *
3332  * For tight control over page level allocator and protection flags
3333  * use __vmalloc() instead.
3334  *
3335  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3336  */
3337 void *vzalloc(unsigned long size)
3338 {
3339         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3340                                 __builtin_return_address(0));
3341 }
3342 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3343
3344 /**
3345  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3346  * @size: allocation size
3347  *
3348  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3349  * without leaking data.
3350  *
3351  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3352  */
3353 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3354 {
3355         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3356                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3357                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3358                                     __builtin_return_address(0));
3359 }
3360 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3361
3362 /**
3363  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3364  * @size:         allocation size
3365  * @node:         numa node
3366  *
3367  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3368  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3369  *
3370  * For tight control over page level allocator and protection flags
3371  * use __vmalloc() instead.
3372  *
3373  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3374  */
3375 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3376 {
3377         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3378                         __builtin_return_address(0));
3379 }
3380 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3381
3382 /**
3383  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3384  * @size:       allocation size
3385  * @node:       numa node
3386  *
3387  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3388  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3389  * The memory allocated is set to zero.
3390  *
3391  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3392  */
3393 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3394 {
3395         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3396                                 __builtin_return_address(0));
3397 }
3398 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3399
3400 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3401 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3402 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3403 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3404 #else
3405 /*
3406  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3407  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3408  */
3409 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3410 #endif
3411
3412 /**
3413  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3414  * @size:       allocation size
3415  *
3416  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3417  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3418  *
3419  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3420  */
3421 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3422 {
3423         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3424                         __builtin_return_address(0));
3425 }
3426 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3427
3428 /**
3429  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3430  * @size:            allocation size
3431  *
3432  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3433  * mapped to userspace without leaking data.
3434  *
3435  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3436  */
3437 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3438 {
3439         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3440                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3441                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3442                                     __builtin_return_address(0));
3443 }
3444 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3445
3446 /*
3447  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3448  * If the page is not present, fill zero.
3449  */
3450
3451 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3452 {
3453         struct page *p;
3454         int copied = 0;
3455
3456         while (count) {
3457                 unsigned long offset, length;
3458
3459                 offset = offset_in_page(addr);
3460                 length = PAGE_SIZE - offset;
3461                 if (length > count)
3462                         length = count;
3463                 p = vmalloc_to_page(addr);
3464                 /*
3465                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3466                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3467                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3468                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3469                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3470                  */
3471                 if (p) {
3472                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3473                         void *map = kmap_atomic(p);
3474                         memcpy(buf, map + offset, length);
3475                         kunmap_atomic(map);
3476                 } else
3477                         memset(buf, 0, length);
3478
3479                 addr += length;
3480                 buf += length;
3481                 copied += length;
3482                 count -= length;
3483         }
3484         return copied;
3485 }
3486
3487 static void vmap_ram_vread(char *buf, char *addr, int count, unsigned long flags)
3488 {
3489         char *start;
3490         struct vmap_block *vb;
3491         unsigned long offset;
3492         unsigned int rs, re, n;
3493
3494         /*
3495          * If it's area created by vm_map_ram() interface directly, but
3496          * not further subdividing and delegating management to vmap_block,
3497          * handle it here.
3498          */
3499         if (!(flags & VMAP_BLOCK)) {
3500                 aligned_vread(buf, addr, count);
3501                 return;
3502         }
3503
3504         /*
3505          * Area is split into regions and tracked with vmap_block, read out
3506          * each region and zero fill the hole between regions.
3507          */
3508         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx((unsigned long)addr));
3509         if (!vb)
3510                 goto finished;
3511
3512         spin_lock(&vb->lock);
3513         if (bitmap_empty(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS)) {
3514                 spin_unlock(&vb->lock);
3515                 goto finished;
3516         }
3517         for_each_set_bitrange(rs, re, vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS) {
3518                 if (!count)
3519                         break;
3520                 start = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, rs);
3521                 while (addr < start) {
3522                         if (count == 0)
3523                                 goto unlock;
3524                         *buf = '\0';
3525                         buf++;
3526                         addr++;
3527                         count--;
3528                 }
3529                 /*it could start reading from the middle of used region*/
3530                 offset = offset_in_page(addr);
3531                 n = ((re - rs + 1) << PAGE_SHIFT) - offset;
3532                 if (n > count)
3533                         n = count;
3534                 aligned_vread(buf, start+offset, n);
3535
3536                 buf += n;
3537                 addr += n;
3538                 count -= n;
3539         }
3540 unlock:
3541         spin_unlock(&vb->lock);
3542
3543 finished:
3544         /* zero-fill the left dirty or free regions */
3545         if (count)
3546                 memset(buf, 0, count);
3547 }
3548
3549 /**
3550  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3551  * @buf:     buffer for reading data
3552  * @addr:    vm address.
3553  * @count:   number of bytes to be read.
3554  *
3555  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3556  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3557  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3558  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3559  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3560  *
3561  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3562  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3563  *
3564  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3565  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3566  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3567  * any information, as /proc/kcore.
3568  *
3569  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3570  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3571  * include any intersection with valid vmalloc area
3572  */
3573 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3574 {
3575         struct vmap_area *va;
3576         struct vm_struct *vm;
3577         char *vaddr, *buf_start = buf;
3578         unsigned long buflen = count;
3579         unsigned long n, size, flags;
3580
3581         addr = kasan_reset_tag(addr);
3582
3583         /* Don't allow overflow */
3584         if ((unsigned long) addr + count < count)
3585                 count = -(unsigned long) addr;
3586
3587         spin_lock(&vmap_area_lock);
3588         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3589         if (!va)
3590                 goto finished;
3591
3592         /* no intersects with alive vmap_area */
3593         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3594                 goto finished;
3595
3596         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3597                 if (!count)
3598                         break;
3599
3600                 vm = va->vm;
3601                 flags = va->flags & VMAP_FLAGS_MASK;
3602                 /*
3603                  * VMAP_BLOCK indicates a sub-type of vm_map_ram area, need
3604                  * be set together with VMAP_RAM.
3605                  */
3606                 WARN_ON(flags == VMAP_BLOCK);
3607
3608                 if (!vm && !flags)
3609                         continue;
3610
3611                 if (vm && (vm->flags & VM_UNINITIALIZED))
3612                         continue;
3613                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3614                 smp_rmb();
3615
3616                 vaddr = (char *) va->va_start;
3617                 size = vm ? get_vm_area_size(vm) : va_size(va);
3618
3619                 if (addr >= vaddr + size)
3620                         continue;
3621                 while (addr < vaddr) {
3622                         if (count == 0)
3623                                 goto finished;
3624                         *buf = '\0';
3625                         buf++;
3626                         addr++;
3627                         count--;
3628                 }
3629                 n = vaddr + size - addr;
3630                 if (n > count)
3631                         n = count;
3632
3633                 if (flags & VMAP_RAM)
3634                         vmap_ram_vread(buf, addr, n, flags);
3635                 else if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3636                         aligned_vread(buf, addr, n);
3637                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3638                         memset(buf, 0, n);
3639                 buf += n;
3640                 addr += n;
3641                 count -= n;
3642         }
3643 finished:
3644         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3645
3646         if (buf == buf_start)
3647                 return 0;
3648         /* zero-fill memory holes */
3649         if (buf != buf_start + buflen)
3650                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3651
3652         return buflen;
3653 }
3654
3655 /**
3656  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3657  * @vma:                vma to cover
3658  * @uaddr:              target user address to start at
3659  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3660  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3661  * @size:               size of map area
3662  *
3663  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3664  *
3665  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3666  * and that it is big enough to cover the range starting at
3667  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3668  * met.
3669  *
3670  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3671  */
3672 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3673                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3674                                 unsigned long size)
3675 {
3676         struct vm_struct *area;
3677         unsigned long off;
3678         unsigned long end_index;
3679
3680         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3681                 return -EINVAL;
3682
3683         size = PAGE_ALIGN(size);
3684
3685         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3686                 return -EINVAL;
3687
3688         area = find_vm_area(kaddr);
3689         if (!area)
3690                 return -EINVAL;
3691
3692         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3693                 return -EINVAL;
3694
3695         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3696             end_index > get_vm_area_size(area))
3697                 return -EINVAL;
3698         kaddr += off;
3699
3700         do {
3701                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3702                 int ret;
3703
3704                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3705                 if (ret)
3706                         return ret;
3707
3708                 uaddr += PAGE_SIZE;
3709                 kaddr += PAGE_SIZE;
3710                 size -= PAGE_SIZE;
3711         } while (size > 0);
3712
3713         vm_flags_set(vma, VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
3714
3715         return 0;
3716 }
3717
3718 /**
3719  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3720  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3721  * @addr:               vmalloc memory
3722  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3723  *
3724  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3725  *
3726  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3727  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3728  * that criteria isn't met.
3729  *
3730  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3731  */
3732 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3733                                                 unsigned long pgoff)
3734 {
3735         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3736                                            addr, pgoff,
3737                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3738 }
3739 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3740
3741 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3742 {
3743         struct vm_struct *ret;
3744         ret = remove_vm_area(area->addr);
3745         BUG_ON(ret != area);
3746         kfree(area);
3747 }
3748 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3749
3750 #ifdef CONFIG_SMP
3751 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3752 {
3753         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3754 }
3755
3756 /**
3757  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3758  * @addr: target address
3759  *
3760  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3761  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3762  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3763  *   if there are no any areas before @addr.
3764  */
3765 static struct vmap_area *
3766 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3767 {
3768         struct vmap_area *va, *tmp;
3769         struct rb_node *n;
3770
3771         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3772         va = NULL;
3773
3774         while (n) {
3775                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3776                 if (tmp->va_start <= addr) {
3777                         va = tmp;
3778                         if (tmp->va_end >= addr)
3779                                 break;
3780
3781                         n = n->rb_right;
3782                 } else {
3783                         n = n->rb_left;
3784                 }
3785         }
3786
3787         return va;
3788 }
3789
3790 /**
3791  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3792  * of free block below VMALLOC_END
3793  * @va:
3794  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3795  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3796  * @align: alignment for required highest address
3797  *
3798  * Returns: determined end address within vmap_area
3799  */
3800 static unsigned long
3801 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3802 {
3803         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3804         unsigned long addr;
3805
3806         if (likely(*va)) {
3807                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3808                                 &free_vmap_area_list, list) {
3809                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3810                         if ((*va)->va_start < addr)
3811                                 return addr;
3812                 }
3813         }
3814
3815         return 0;
3816 }
3817
3818 /**
3819  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3820  * @offsets: array containing offset of each area
3821  * @sizes: array containing size of each area
3822  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3823  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3824  *
3825  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3826  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3827  *
3828  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3829  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3830  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3831  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3832  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3833  * areas are allocated from top.
3834  *
3835  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3836  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3837  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3838  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3839  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3840  * and the result is returned.
3841  */
3842 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3843                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3844                                      size_t align)
3845 {
3846         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3847         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3848         struct vmap_area **vas, *va;
3849         struct vm_struct **vms;
3850         int area, area2, last_area, term_area;
3851         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3852         bool purged = false;
3853
3854         /* verify parameters and allocate data structures */
3855         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3856         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3857                 start = offsets[area];
3858                 end = start + sizes[area];
3859
3860                 /* is everything aligned properly? */
3861                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3862                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3863
3864                 /* detect the area with the highest address */
3865                 if (start > offsets[last_area])
3866                         last_area = area;
3867
3868                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3869                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3870                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3871
3872                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3873                 }
3874         }
3875         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3876
3877         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3878                 WARN_ON(true);
3879                 return NULL;
3880         }
3881
3882         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3883         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3884         if (!vas || !vms)
3885                 goto err_free2;
3886
3887         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3888                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3889                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3890                 if (!vas[area] || !vms[area])
3891                         goto err_free;
3892         }
3893 retry:
3894         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3895
3896         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3897         area = term_area = last_area;
3898         start = offsets[area];
3899         end = start + sizes[area];
3900
3901         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3902         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3903
3904         while (true) {
3905                 /*
3906                  * base might have underflowed, add last_end before
3907                  * comparing.
3908                  */
3909                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3910                         goto overflow;
3911
3912                 /*
3913                  * Fitting base has not been found.
3914                  */
3915                 if (va == NULL)
3916                         goto overflow;
3917
3918                 /*
3919                  * If required width exceeds current VA block, move
3920                  * base downwards and then recheck.
3921                  */
3922                 if (base + end > va->va_end) {
3923                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3924                         term_area = area;
3925                         continue;
3926                 }
3927
3928                 /*
3929                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3930                  */
3931                 if (base + start < va->va_start) {
3932                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3933                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3934                         term_area = area;
3935                         continue;
3936                 }
3937
3938                 /*
3939                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3940                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3941                  */
3942                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3943                 if (area == term_area)
3944                         break;
3945
3946                 start = offsets[area];
3947                 end = start + sizes[area];
3948                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3949         }
3950
3951         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3952         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3953                 int ret;
3954
3955                 start = base + offsets[area];
3956                 size = sizes[area];
3957
3958                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3959                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3960                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3961                         goto recovery;
3962
3963                 ret = adjust_va_to_fit_type(&free_vmap_area_root,
3964                                             &free_vmap_area_list,
3965                                             va, start, size);
3966                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
3967                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3968                         goto recovery;
3969
3970                 /* Allocated area. */
3971                 va = vas[area];
3972                 va->va_start = start;
3973                 va->va_end = start + size;
3974         }
3975
3976         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3977
3978         /* populate the kasan shadow space */
3979         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3980                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3981                         goto err_free_shadow;
3982         }
3983
3984         /* insert all vm's */
3985         spin_lock(&vmap_area_lock);
3986         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3987                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3988
3989                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3990                                  pcpu_get_vm_areas);
3991         }
3992         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3993
3994         /*
3995          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3996          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3997          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3998          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3999          */
4000         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
4001                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
4002                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
4003
4004         kfree(vas);
4005         return vms;
4006
4007 recovery:
4008         /*
4009          * Remove previously allocated areas. There is no
4010          * need in removing these areas from the busy tree,
4011          * because they are inserted only on the final step
4012          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
4013          */
4014         while (area--) {
4015                 orig_start = vas[area]->va_start;
4016                 orig_end = vas[area]->va_end;
4017                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4018                                 &free_vmap_area_list);
4019                 if (va)
4020                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4021                                 va->va_start, va->va_end);
4022                 vas[area] = NULL;
4023         }
4024
4025 overflow:
4026         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4027         if (!purged) {
4028                 purge_vmap_area_lazy();
4029                 purged = true;
4030
4031                 /* Before "retry", check if we recover. */
4032                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4033                         if (vas[area])
4034                                 continue;
4035
4036                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
4037                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
4038                         if (!vas[area])
4039                                 goto err_free;
4040                 }
4041
4042                 goto retry;
4043         }
4044
4045 err_free:
4046         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4047                 if (vas[area])
4048                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
4049
4050                 kfree(vms[area]);
4051         }
4052 err_free2:
4053         kfree(vas);
4054         kfree(vms);
4055         return NULL;
4056
4057 err_free_shadow:
4058         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4059         /*
4060          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4061          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4062          * being able to tolerate this case.
4063          */
4064         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4065                 orig_start = vas[area]->va_start;
4066                 orig_end = vas[area]->va_end;
4067                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4068                                 &free_vmap_area_list);
4069                 if (va)
4070                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4071                                 va->va_start, va->va_end);
4072                 vas[area] = NULL;
4073                 kfree(vms[area]);
4074         }
4075         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4076         kfree(vas);
4077         kfree(vms);
4078         return NULL;
4079 }
4080
4081 /**
4082  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4083  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4084  * @nr_vms: the number of allocated areas
4085  *
4086  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4087  */
4088 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4089 {
4090         int i;
4091
4092         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4093                 free_vm_area(vms[i]);
4094         kfree(vms);
4095 }
4096 #endif  /* CONFIG_SMP */
4097
4098 #ifdef CONFIG_PRINTK
4099 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4100 {
4101         struct vm_struct *vm;
4102         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
4103
4104         vm = find_vm_area(objp);
4105         if (!vm)
4106                 return false;
4107         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4108                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4109         return true;
4110 }
4111 #endif
4112
4113 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4114 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4115         __acquires(&vmap_purge_lock)
4116         __acquires(&vmap_area_lock)
4117 {
4118         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4119         spin_lock(&vmap_area_lock);
4120
4121         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4122 }
4123
4124 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4125 {
4126         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4127 }
4128
4129 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4130         __releases(&vmap_area_lock)
4131         __releases(&vmap_purge_lock)
4132 {
4133         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4134         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4135 }
4136
4137 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4138 {
4139         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4140                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4141                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4142
4143                 if (!counters)
4144                         return;
4145
4146                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4147                         return;
4148                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4149                 smp_rmb();
4150
4151                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4152
4153                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4154                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4155                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4156                         if (counters[nr])
4157                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4158         }
4159 }
4160
4161 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4162 {
4163         struct vmap_area *va;
4164
4165         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4166         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4167                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4168                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4169                         va->va_end - va->va_start);
4170         }
4171         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4172 }
4173
4174 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4175 {
4176         struct vmap_area *va;
4177         struct vm_struct *v;
4178
4179         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4180
4181         if (!va->vm) {
4182                 if (va->flags & VMAP_RAM)
4183                         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4184                                 (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4185                                 va->va_end - va->va_start);
4186
4187                 goto final;
4188         }
4189
4190         v = va->vm;
4191
4192         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4193                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4194
4195         if (v->caller)
4196                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4197
4198         if (v->nr_pages)
4199                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4200
4201         if (v->phys_addr)
4202                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4203
4204         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4205                 seq_puts(m, " ioremap");
4206
4207         if (v->flags & VM_ALLOC)
4208                 seq_puts(m, " vmalloc");
4209
4210         if (v->flags & VM_MAP)
4211                 seq_puts(m, " vmap");
4212
4213         if (v->flags & VM_USERMAP)
4214                 seq_puts(m, " user");
4215
4216         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4217                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4218
4219         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4220                 seq_puts(m, " vpages");
4221
4222         show_numa_info(m, v);
4223         seq_putc(m, '\n');
4224
4225         /*
4226          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4227          */
4228 final:
4229         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4230                 show_purge_info(m);
4231
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4236         .start = s_start,
4237         .next = s_next,
4238         .stop = s_stop,
4239         .show = s_show,
4240 };
4241
4242 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4243 {
4244         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4245                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4246                                 &vmalloc_op,
4247                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4248         else
4249                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4250         return 0;
4251 }
4252 module_init(proc_vmalloc_init);
4253
4254 #endif
4255
4256 void __init vmalloc_init(void)
4257 {
4258         struct vmap_area *va;
4259         struct vm_struct *tmp;
4260         int i;
4261
4262         /*
4263          * Create the cache for vmap_area objects.
4264          */
4265         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
4266
4267         for_each_possible_cpu(i) {
4268                 struct vmap_block_queue *vbq;
4269                 struct vfree_deferred *p;
4270
4271                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
4272                 spin_lock_init(&vbq->lock);
4273                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
4274                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
4275                 init_llist_head(&p->list);
4276                 INIT_WORK(&p->wq, delayed_vfree_work);
4277         }
4278
4279         /* Import existing vmlist entries. */
4280         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
4281                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
4282                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
4283                         continue;
4284
4285                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
4286                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
4287                 va->vm = tmp;
4288                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
4289         }
4290
4291         /*
4292          * Now we can initialize a free vmap space.
4293          */
4294         vmap_init_free_space();
4295         vmap_initialized = true;
4296 }