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         struct page *page;
2887         int i;
2888
2889         /*
2890          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2891          * the page array is partly or not at all populated due
2892          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2893          * more permissive.
2894          */
2895         if (!order) {
2896                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2897
2898                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2899                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2900
2901                         /*
2902                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2903                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2904                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2905                          * so the range is [1:100].
2906                          */
2907                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2908
2909                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2910                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2911                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2912                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2913                          */
2914                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2915                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2916                                                         nr_pages_request,
2917                                                         pages + nr_allocated);
2918
2919                         else
2920                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2921                                                         nr_pages_request,
2922                                                         pages + nr_allocated);
2923
2924                         nr_allocated += nr;
2925                         cond_resched();
2926
2927                         /*
2928                          * If zero or pages were obtained partly,
2929                          * fallback to a single page allocator.
2930                          */
2931                         if (nr != nr_pages_request)
2932                                 break;
2933                 }
2934         }
2935
2936         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2937
2938         while (nr_allocated < nr_pages) {
2939                 if (fatal_signal_pending(current))
2940                         break;
2941
2942                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2943                         page = alloc_pages(gfp, order);
2944                 else
2945                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2946                 if (unlikely(!page))
2947                         break;
2948                 /*
2949                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2950                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2951                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2952                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
2953                  * page->lru, etc.
2954                  */
2955                 if (order)
2956                         split_page(page, order);
2957
2958                 /*
2959                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2960                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2961                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2962                  */
2963                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
2964                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
2965
2966                 cond_resched();
2967                 nr_allocated += 1U << order;
2968         }
2969
2970         return nr_allocated;
2971 }
2972
2973 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2974                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
2975                                  int node)
2976 {
2977         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2978         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
2979         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2980         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
2981         unsigned long array_size;
2982         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
2983         unsigned int page_order;
2984         unsigned int flags;
2985         int ret;
2986
2987         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
2988
2989         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2990                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2991
2992         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2993         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2994                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2995                                         area->caller);
2996         } else {
2997                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2998         }
2999
3000         if (!area->pages) {
3001                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3002                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3003                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3004                 free_vm_area(area);
3005                 return NULL;
3006         }
3007
3008         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3009         page_order = vm_area_page_order(area);
3010
3011         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3012                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3013
3014         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3015         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3016                 int i;
3017
3018                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3019                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3020         }
3021
3022         /*
3023          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3024          * allocation request, free them via vfree() if any.
3025          */
3026         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3027                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3028                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3029                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3030                 goto fail;
3031         }
3032
3033         /*
3034          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3035          * by the scope API
3036          */
3037         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3038                 flags = memalloc_nofs_save();
3039         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3040                 flags = memalloc_noio_save();
3041
3042         do {
3043                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3044                         page_shift);
3045                 if (nofail && (ret < 0))
3046                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3047         } while (nofail && (ret < 0));
3048
3049         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3050                 memalloc_nofs_restore(flags);
3051         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3052                 memalloc_noio_restore(flags);
3053
3054         if (ret < 0) {
3055                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3056                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3057                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3058                 goto fail;
3059         }
3060
3061         return area->addr;
3062
3063 fail:
3064         vfree(area->addr);
3065         return NULL;
3066 }
3067
3068 /**
3069  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3070  * @size:                 allocation size
3071  * @align:                desired alignment
3072  * @start:                vm area range start
3073  * @end:                  vm area range end
3074  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3075  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3076  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3077  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3078  * @caller:               caller's return address
3079  *
3080  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3081  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3082  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3083  * supported.
3084  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3085  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3086  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3087  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3088  *
3089  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3090  *
3091  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3092  * protection of @prot.
3093  *
3094  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3095  */
3096 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3097                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3098                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3099                         const void *caller)
3100 {
3101         struct vm_struct *area;
3102         void *ret;
3103         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3104         unsigned long real_size = size;
3105         unsigned long real_align = align;
3106         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3107
3108         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3109                 return NULL;
3110
3111         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3112                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3113                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3114                         real_size);
3115                 return NULL;
3116         }
3117
3118         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3119                 unsigned long size_per_node;
3120
3121                 /*
3122                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3123                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3124                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3125                  * supporting them.
3126                  */
3127
3128                 size_per_node = size;
3129                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3130                         size_per_node /= num_online_nodes();
3131                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3132                         shift = PMD_SHIFT;
3133                 else
3134                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3135
3136                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3137                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3138         }
3139
3140 again:
3141         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3142                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3143                                   gfp_mask, caller);
3144         if (!area) {
3145                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3146                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3147                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3148                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3149                 if (nofail) {
3150                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3151                         goto again;
3152                 }
3153                 goto fail;
3154         }
3155
3156         /*
3157          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3158          * kasan_unpoison_vmalloc().
3159          */
3160         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3161                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3162                         /*
3163                          * Modify protection bits to allow tagging.
3164                          * This must be done before mapping.
3165                          */
3166                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3167
3168                         /*
3169                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3170                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3171                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3172                          */
3173                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3174                 }
3175
3176                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3177                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3178         }
3179
3180         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3181         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3182         if (!ret)
3183                 goto fail;
3184
3185         /*
3186          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3187          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3188          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3189          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3190          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3191          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3192          */
3193         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3194         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3195             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3196                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3197         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3198         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3199
3200         /*
3201          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3202          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3203          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3204          */
3205         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3206
3207         size = PAGE_ALIGN(size);
3208         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3209                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3210
3211         return area->addr;
3212
3213 fail:
3214         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3215                 shift = PAGE_SHIFT;
3216                 align = real_align;
3217                 size = real_size;
3218                 goto again;
3219         }
3220
3221         return NULL;
3222 }
3223
3224 /**
3225  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3226  * @size:           allocation size
3227  * @align:          desired alignment
3228  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3229  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3230  * @caller:         caller's return address
3231  *
3232  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3233  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3234  *
3235  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3236  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3237  *
3238  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3239  * with mm people.
3240  *
3241  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3242  */
3243 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3244                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3245 {
3246         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3247                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3248 }
3249 /*
3250  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3251  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3252  * than that.
3253  */
3254 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3255 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3256 #endif
3257
3258 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3259 {
3260         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3261                                 __builtin_return_address(0));
3262 }
3263 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3264
3265 /**
3266  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3267  * @size:    allocation size
3268  *
3269  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3270  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3271  *
3272  * For tight control over page level allocator and protection flags
3273  * use __vmalloc() instead.
3274  *
3275  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3276  */
3277 void *vmalloc(unsigned long size)
3278 {
3279         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3280                                 __builtin_return_address(0));
3281 }
3282 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3283
3284 /**
3285  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3286  * @size:      allocation size
3287  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3288  *
3289  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3290  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3291  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3292  * huge pages for the memory
3293  *
3294  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3295  */
3296 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3297 {
3298         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3299                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3300                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3301 }
3302 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3303
3304 /**
3305  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3306  * @size:    allocation size
3307  *
3308  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3309  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3310  * The memory allocated is set to zero.
3311  *
3312  * For tight control over page level allocator and protection flags
3313  * use __vmalloc() instead.
3314  *
3315  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3316  */
3317 void *vzalloc(unsigned long size)
3318 {
3319         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3320                                 __builtin_return_address(0));
3321 }
3322 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3323
3324 /**
3325  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3326  * @size: allocation size
3327  *
3328  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3329  * without leaking data.
3330  *
3331  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3332  */
3333 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3334 {
3335         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3336                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3337                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3338                                     __builtin_return_address(0));
3339 }
3340 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3341
3342 /**
3343  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3344  * @size:         allocation size
3345  * @node:         numa node
3346  *
3347  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3348  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3349  *
3350  * For tight control over page level allocator and protection flags
3351  * use __vmalloc() instead.
3352  *
3353  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3354  */
3355 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3356 {
3357         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3358                         __builtin_return_address(0));
3359 }
3360 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3361
3362 /**
3363  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
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  * The memory allocated is set to zero.
3370  *
3371  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3372  */
3373 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3374 {
3375         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3376                                 __builtin_return_address(0));
3377 }
3378 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3379
3380 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3381 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3382 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3383 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3384 #else
3385 /*
3386  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3387  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3388  */
3389 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3390 #endif
3391
3392 /**
3393  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3394  * @size:       allocation size
3395  *
3396  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3397  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3398  *
3399  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3400  */
3401 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3402 {
3403         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3404                         __builtin_return_address(0));
3405 }
3406 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3407
3408 /**
3409  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3410  * @size:            allocation size
3411  *
3412  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3413  * mapped to userspace without leaking data.
3414  *
3415  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3416  */
3417 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3418 {
3419         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3420                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3421                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3422                                     __builtin_return_address(0));
3423 }
3424 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3425
3426 /*
3427  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3428  * If the page is not present, fill zero.
3429  */
3430
3431 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3432 {
3433         struct page *p;
3434         int copied = 0;
3435
3436         while (count) {
3437                 unsigned long offset, length;
3438
3439                 offset = offset_in_page(addr);
3440                 length = PAGE_SIZE - offset;
3441                 if (length > count)
3442                         length = count;
3443                 p = vmalloc_to_page(addr);
3444                 /*
3445                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3446                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3447                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3448                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3449                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3450                  */
3451                 if (p) {
3452                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3453                         void *map = kmap_atomic(p);
3454                         memcpy(buf, map + offset, length);
3455                         kunmap_atomic(map);
3456                 } else
3457                         memset(buf, 0, length);
3458
3459                 addr += length;
3460                 buf += length;
3461                 copied += length;
3462                 count -= length;
3463         }
3464         return copied;
3465 }
3466
3467 static void vmap_ram_vread(char *buf, char *addr, int count, unsigned long flags)
3468 {
3469         char *start;
3470         struct vmap_block *vb;
3471         unsigned long offset;
3472         unsigned int rs, re, n;
3473
3474         /*
3475          * If it's area created by vm_map_ram() interface directly, but
3476          * not further subdividing and delegating management to vmap_block,
3477          * handle it here.
3478          */
3479         if (!(flags & VMAP_BLOCK)) {
3480                 aligned_vread(buf, addr, count);
3481                 return;
3482         }
3483
3484         /*
3485          * Area is split into regions and tracked with vmap_block, read out
3486          * each region and zero fill the hole between regions.
3487          */
3488         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx((unsigned long)addr));
3489         if (!vb)
3490                 goto finished;
3491
3492         spin_lock(&vb->lock);
3493         if (bitmap_empty(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS)) {
3494                 spin_unlock(&vb->lock);
3495                 goto finished;
3496         }
3497         for_each_set_bitrange(rs, re, vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS) {
3498                 if (!count)
3499                         break;
3500                 start = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, rs);
3501                 while (addr < start) {
3502                         if (count == 0)
3503                                 goto unlock;
3504                         *buf = '\0';
3505                         buf++;
3506                         addr++;
3507                         count--;
3508                 }
3509                 /*it could start reading from the middle of used region*/
3510                 offset = offset_in_page(addr);
3511                 n = ((re - rs + 1) << PAGE_SHIFT) - offset;
3512                 if (n > count)
3513                         n = count;
3514                 aligned_vread(buf, start+offset, n);
3515
3516                 buf += n;
3517                 addr += n;
3518                 count -= n;
3519         }
3520 unlock:
3521         spin_unlock(&vb->lock);
3522
3523 finished:
3524         /* zero-fill the left dirty or free regions */
3525         if (count)
3526                 memset(buf, 0, count);
3527 }
3528
3529 /**
3530  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3531  * @buf:     buffer for reading data
3532  * @addr:    vm address.
3533  * @count:   number of bytes to be read.
3534  *
3535  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3536  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3537  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3538  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3539  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3540  *
3541  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3542  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3543  *
3544  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3545  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3546  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3547  * any information, as /proc/kcore.
3548  *
3549  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3550  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3551  * include any intersection with valid vmalloc area
3552  */
3553 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3554 {
3555         struct vmap_area *va;
3556         struct vm_struct *vm;
3557         char *vaddr, *buf_start = buf;
3558         unsigned long buflen = count;
3559         unsigned long n, size, flags;
3560
3561         addr = kasan_reset_tag(addr);
3562
3563         /* Don't allow overflow */
3564         if ((unsigned long) addr + count < count)
3565                 count = -(unsigned long) addr;
3566
3567         spin_lock(&vmap_area_lock);
3568         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3569         if (!va)
3570                 goto finished;
3571
3572         /* no intersects with alive vmap_area */
3573         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3574                 goto finished;
3575
3576         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3577                 if (!count)
3578                         break;
3579
3580                 vm = va->vm;
3581                 flags = va->flags & VMAP_FLAGS_MASK;
3582                 /*
3583                  * VMAP_BLOCK indicates a sub-type of vm_map_ram area, need
3584                  * be set together with VMAP_RAM.
3585                  */
3586                 WARN_ON(flags == VMAP_BLOCK);
3587
3588                 if (!vm && !flags)
3589                         continue;
3590
3591                 if (vm && (vm->flags & VM_UNINITIALIZED))
3592                         continue;
3593                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3594                 smp_rmb();
3595
3596                 vaddr = (char *) va->va_start;
3597                 size = vm ? get_vm_area_size(vm) : va_size(va);
3598
3599                 if (addr >= vaddr + size)
3600                         continue;
3601                 while (addr < vaddr) {
3602                         if (count == 0)
3603                                 goto finished;
3604                         *buf = '\0';
3605                         buf++;
3606                         addr++;
3607                         count--;
3608                 }
3609                 n = vaddr + size - addr;
3610                 if (n > count)
3611                         n = count;
3612
3613                 if (flags & VMAP_RAM)
3614                         vmap_ram_vread(buf, addr, n, flags);
3615                 else if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3616                         aligned_vread(buf, addr, n);
3617                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3618                         memset(buf, 0, n);
3619                 buf += n;
3620                 addr += n;
3621                 count -= n;
3622         }
3623 finished:
3624         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3625
3626         if (buf == buf_start)
3627                 return 0;
3628         /* zero-fill memory holes */
3629         if (buf != buf_start + buflen)
3630                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3631
3632         return buflen;
3633 }
3634
3635 /**
3636  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3637  * @vma:                vma to cover
3638  * @uaddr:              target user address to start at
3639  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3640  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3641  * @size:               size of map area
3642  *
3643  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3644  *
3645  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3646  * and that it is big enough to cover the range starting at
3647  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3648  * met.
3649  *
3650  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3651  */
3652 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3653                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3654                                 unsigned long size)
3655 {
3656         struct vm_struct *area;
3657         unsigned long off;
3658         unsigned long end_index;
3659
3660         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3661                 return -EINVAL;
3662
3663         size = PAGE_ALIGN(size);
3664
3665         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3666                 return -EINVAL;
3667
3668         area = find_vm_area(kaddr);
3669         if (!area)
3670                 return -EINVAL;
3671
3672         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3673                 return -EINVAL;
3674
3675         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3676             end_index > get_vm_area_size(area))
3677                 return -EINVAL;
3678         kaddr += off;
3679
3680         do {
3681                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3682                 int ret;
3683
3684                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3685                 if (ret)
3686                         return ret;
3687
3688                 uaddr += PAGE_SIZE;
3689                 kaddr += PAGE_SIZE;
3690                 size -= PAGE_SIZE;
3691         } while (size > 0);
3692
3693         vm_flags_set(vma, VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
3694
3695         return 0;
3696 }
3697
3698 /**
3699  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3700  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3701  * @addr:               vmalloc memory
3702  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3703  *
3704  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3705  *
3706  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3707  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3708  * that criteria isn't met.
3709  *
3710  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3711  */
3712 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3713                                                 unsigned long pgoff)
3714 {
3715         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3716                                            addr, pgoff,
3717                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3718 }
3719 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3720
3721 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3722 {
3723         struct vm_struct *ret;
3724         ret = remove_vm_area(area->addr);
3725         BUG_ON(ret != area);
3726         kfree(area);
3727 }
3728 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3729
3730 #ifdef CONFIG_SMP
3731 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3732 {
3733         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3734 }
3735
3736 /**
3737  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3738  * @addr: target address
3739  *
3740  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3741  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3742  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3743  *   if there are no any areas before @addr.
3744  */
3745 static struct vmap_area *
3746 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3747 {
3748         struct vmap_area *va, *tmp;
3749         struct rb_node *n;
3750
3751         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3752         va = NULL;
3753
3754         while (n) {
3755                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3756                 if (tmp->va_start <= addr) {
3757                         va = tmp;
3758                         if (tmp->va_end >= addr)
3759                                 break;
3760
3761                         n = n->rb_right;
3762                 } else {
3763                         n = n->rb_left;
3764                 }
3765         }
3766
3767         return va;
3768 }
3769
3770 /**
3771  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3772  * of free block below VMALLOC_END
3773  * @va:
3774  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3775  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3776  * @align: alignment for required highest address
3777  *
3778  * Returns: determined end address within vmap_area
3779  */
3780 static unsigned long
3781 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3782 {
3783         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3784         unsigned long addr;
3785
3786         if (likely(*va)) {
3787                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3788                                 &free_vmap_area_list, list) {
3789                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3790                         if ((*va)->va_start < addr)
3791                                 return addr;
3792                 }
3793         }
3794
3795         return 0;
3796 }
3797
3798 /**
3799  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3800  * @offsets: array containing offset of each area
3801  * @sizes: array containing size of each area
3802  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3803  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3804  *
3805  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3806  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3807  *
3808  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3809  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3810  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3811  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3812  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3813  * areas are allocated from top.
3814  *
3815  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3816  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3817  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3818  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3819  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3820  * and the result is returned.
3821  */
3822 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3823                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3824                                      size_t align)
3825 {
3826         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3827         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3828         struct vmap_area **vas, *va;
3829         struct vm_struct **vms;
3830         int area, area2, last_area, term_area;
3831         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3832         bool purged = false;
3833
3834         /* verify parameters and allocate data structures */
3835         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3836         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3837                 start = offsets[area];
3838                 end = start + sizes[area];
3839
3840                 /* is everything aligned properly? */
3841                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3842                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3843
3844                 /* detect the area with the highest address */
3845                 if (start > offsets[last_area])
3846                         last_area = area;
3847
3848                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3849                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3850                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3851
3852                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3853                 }
3854         }
3855         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3856
3857         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3858                 WARN_ON(true);
3859                 return NULL;
3860         }
3861
3862         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3863         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3864         if (!vas || !vms)
3865                 goto err_free2;
3866
3867         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3868                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3869                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3870                 if (!vas[area] || !vms[area])
3871                         goto err_free;
3872         }
3873 retry:
3874         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3875
3876         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3877         area = term_area = last_area;
3878         start = offsets[area];
3879         end = start + sizes[area];
3880
3881         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3882         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3883
3884         while (true) {
3885                 /*
3886                  * base might have underflowed, add last_end before
3887                  * comparing.
3888                  */
3889                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3890                         goto overflow;
3891
3892                 /*
3893                  * Fitting base has not been found.
3894                  */
3895                 if (va == NULL)
3896                         goto overflow;
3897
3898                 /*
3899                  * If required width exceeds current VA block, move
3900                  * base downwards and then recheck.
3901                  */
3902                 if (base + end > va->va_end) {
3903                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3904                         term_area = area;
3905                         continue;
3906                 }
3907
3908                 /*
3909                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3910                  */
3911                 if (base + start < va->va_start) {
3912                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3913                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3914                         term_area = area;
3915                         continue;
3916                 }
3917
3918                 /*
3919                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3920                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3921                  */
3922                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3923                 if (area == term_area)
3924                         break;
3925
3926                 start = offsets[area];
3927                 end = start + sizes[area];
3928                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3929         }
3930
3931         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3932         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3933                 int ret;
3934
3935                 start = base + offsets[area];
3936                 size = sizes[area];
3937
3938                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3939                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3940                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3941                         goto recovery;
3942
3943                 ret = adjust_va_to_fit_type(&free_vmap_area_root,
3944                                             &free_vmap_area_list,
3945                                             va, start, size);
3946                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
3947                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3948                         goto recovery;
3949
3950                 /* Allocated area. */
3951                 va = vas[area];
3952                 va->va_start = start;
3953                 va->va_end = start + size;
3954         }
3955
3956         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3957
3958         /* populate the kasan shadow space */
3959         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3960                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3961                         goto err_free_shadow;
3962         }
3963
3964         /* insert all vm's */
3965         spin_lock(&vmap_area_lock);
3966         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3967                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3968
3969                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3970                                  pcpu_get_vm_areas);
3971         }
3972         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3973
3974         /*
3975          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3976          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3977          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3978          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3979          */
3980         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3981                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
3982                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3983
3984         kfree(vas);
3985         return vms;
3986
3987 recovery:
3988         /*
3989          * Remove previously allocated areas. There is no
3990          * need in removing these areas from the busy tree,
3991          * because they are inserted only on the final step
3992          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3993          */
3994         while (area--) {
3995                 orig_start = vas[area]->va_start;
3996                 orig_end = vas[area]->va_end;
3997                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3998                                 &free_vmap_area_list);
3999                 if (va)
4000                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4001                                 va->va_start, va->va_end);
4002                 vas[area] = NULL;
4003         }
4004
4005 overflow:
4006         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4007         if (!purged) {
4008                 purge_vmap_area_lazy();
4009                 purged = true;
4010
4011                 /* Before "retry", check if we recover. */
4012                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4013                         if (vas[area])
4014                                 continue;
4015
4016                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
4017                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
4018                         if (!vas[area])
4019                                 goto err_free;
4020                 }
4021
4022                 goto retry;
4023         }
4024
4025 err_free:
4026         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4027                 if (vas[area])
4028                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
4029
4030                 kfree(vms[area]);
4031         }
4032 err_free2:
4033         kfree(vas);
4034         kfree(vms);
4035         return NULL;
4036
4037 err_free_shadow:
4038         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4039         /*
4040          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4041          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4042          * being able to tolerate this case.
4043          */
4044         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4045                 orig_start = vas[area]->va_start;
4046                 orig_end = vas[area]->va_end;
4047                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4048                                 &free_vmap_area_list);
4049                 if (va)
4050                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4051                                 va->va_start, va->va_end);
4052                 vas[area] = NULL;
4053                 kfree(vms[area]);
4054         }
4055         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4056         kfree(vas);
4057         kfree(vms);
4058         return NULL;
4059 }
4060
4061 /**
4062  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4063  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4064  * @nr_vms: the number of allocated areas
4065  *
4066  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4067  */
4068 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4069 {
4070         int i;
4071
4072         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4073                 free_vm_area(vms[i]);
4074         kfree(vms);
4075 }
4076 #endif  /* CONFIG_SMP */
4077
4078 #ifdef CONFIG_PRINTK
4079 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4080 {
4081         struct vm_struct *vm;
4082         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
4083
4084         vm = find_vm_area(objp);
4085         if (!vm)
4086                 return false;
4087         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4088                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4089         return true;
4090 }
4091 #endif
4092
4093 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4094 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4095         __acquires(&vmap_purge_lock)
4096         __acquires(&vmap_area_lock)
4097 {
4098         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4099         spin_lock(&vmap_area_lock);
4100
4101         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4102 }
4103
4104 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4105 {
4106         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4107 }
4108
4109 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4110         __releases(&vmap_area_lock)
4111         __releases(&vmap_purge_lock)
4112 {
4113         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4114         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4115 }
4116
4117 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4118 {
4119         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4120                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4121                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4122
4123                 if (!counters)
4124                         return;
4125
4126                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4127                         return;
4128                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4129                 smp_rmb();
4130
4131                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4132
4133                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4134                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4135                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4136                         if (counters[nr])
4137                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4138         }
4139 }
4140
4141 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4142 {
4143         struct vmap_area *va;
4144
4145         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4146         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4147                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4148                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4149                         va->va_end - va->va_start);
4150         }
4151         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4152 }
4153
4154 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4155 {
4156         struct vmap_area *va;
4157         struct vm_struct *v;
4158
4159         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4160
4161         if (!va->vm) {
4162                 if (va->flags & VMAP_RAM)
4163                         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4164                                 (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4165                                 va->va_end - va->va_start);
4166
4167                 goto final;
4168         }
4169
4170         v = va->vm;
4171
4172         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4173                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4174
4175         if (v->caller)
4176                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4177
4178         if (v->nr_pages)
4179                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4180
4181         if (v->phys_addr)
4182                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4183
4184         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4185                 seq_puts(m, " ioremap");
4186
4187         if (v->flags & VM_ALLOC)
4188                 seq_puts(m, " vmalloc");
4189
4190         if (v->flags & VM_MAP)
4191                 seq_puts(m, " vmap");
4192
4193         if (v->flags & VM_USERMAP)
4194                 seq_puts(m, " user");
4195
4196         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4197                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4198
4199         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4200                 seq_puts(m, " vpages");
4201
4202         show_numa_info(m, v);
4203         seq_putc(m, '\n');
4204
4205         /*
4206          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4207          */
4208 final:
4209         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4210                 show_purge_info(m);
4211
4212         return 0;
4213 }
4214
4215 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4216         .start = s_start,
4217         .next = s_next,
4218         .stop = s_stop,
4219         .show = s_show,
4220 };
4221
4222 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4223 {
4224         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4225                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4226                                 &vmalloc_op,
4227                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4228         else
4229                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4230         return 0;
4231 }
4232 module_init(proc_vmalloc_init);
4233
4234 #endif
4235
4236 void __init vmalloc_init(void)
4237 {
4238         struct vmap_area *va;
4239         struct vm_struct *tmp;
4240         int i;
4241
4242         /*
4243          * Create the cache for vmap_area objects.
4244          */
4245         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
4246
4247         for_each_possible_cpu(i) {
4248                 struct vmap_block_queue *vbq;
4249                 struct vfree_deferred *p;
4250
4251                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
4252                 spin_lock_init(&vbq->lock);
4253                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
4254                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
4255                 init_llist_head(&p->list);
4256                 INIT_WORK(&p->wq, delayed_vfree_work);
4257         }
4258
4259         /* Import existing vmlist entries. */
4260         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
4261                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
4262                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
4263                         continue;
4264
4265                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
4266                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
4267                 va->vm = tmp;
4268                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
4269         }
4270
4271         /*
4272          * Now we can initialize a free vmap space.
4273          */
4274         vmap_init_free_space();
4275         vmap_initialized = true;
4276 }