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/uio.h>
  37 #include <linux/bitops.h>
  38 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  39 #include <linux/overflow.h>
  40 #include <linux/pgtable.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45 #include <linux/page_owner.h>
  46
  47 #define CREATE_TRACE_POINTS
  48 #include <trace/events/vmalloc.h>
  49
  50 #include "internal.h"
  51 #include "pgalloc-track.h"
  52
  53 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  54 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  55
  56 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  57 {
  58         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  59         return 0;
  60 }
  61 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  62 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  63 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  64 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  65
  66 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  67 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  68
  69 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  70 {
  71         vmap_allow_huge = false;
  72         return 0;
  73 }
  74 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  75 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  76 static const bool vmap_allow_huge = false;
  77 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  78
  79 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  80 {
  81         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  82
  83         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  84 }
  85 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  86
  87 struct vfree_deferred {
  88         struct llist_head list;
  89         struct work_struct wq;
  90 };
  91 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  92
  93 /*** Page table manipulation functions ***/
  94 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
  95                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
  96                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
  97 {
  98         pte_t *pte;
  99         u64 pfn;
 100         struct page *page;
 101         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 102
 103         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 104         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 105         if (!pte)
 106                 return -ENOMEM;
 107
 108         arch_enter_lazy_mmu_mode();
 109
 110         do {
 111                 if (unlikely(!pte_none(ptep_get(pte)))) {
 112                         if (pfn_valid(pfn)) {
 113                                 page = pfn_to_page(pfn);
 114                                 dump_page(page, "remapping already mapped page");
 115                         }
 116                         BUG();
 117                 }
 118
 119 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 120                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 121                 if (size != PAGE_SIZE) {
 122                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 123
 124                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 125                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry, size);
 126                         pfn += PFN_DOWN(size);
 127                         continue;
 128                 }
 129 #endif
 130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 131                 pfn++;
 132         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 133
 134         arch_leave_lazy_mmu_mode();
 135         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 140                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 141                         unsigned int max_page_shift)
 142 {
 143         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 144                 return 0;
 145
 146         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 147                 return 0;
 148
 149         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 150                 return 0;
 151
 152         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 153                 return 0;
 154
 155         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 156                 return 0;
 157
 158         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 159                 return 0;
 160
 161         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 162 }
 163
 164 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 165                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 166                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 167 {
 168         pmd_t *pmd;
 169         unsigned long next;
 170
 171         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 172         if (!pmd)
 173                 return -ENOMEM;
 174         do {
 175                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 176
 177                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 178                                         max_page_shift)) {
 179                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 180                         continue;
 181                 }
 182
 183                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 184                         return -ENOMEM;
 185         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 186         return 0;
 187 }
 188
 189 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 190                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 191                         unsigned int max_page_shift)
 192 {
 193         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 194                 return 0;
 195
 196         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 197                 return 0;
 198
 199         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 200                 return 0;
 201
 202         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 203                 return 0;
 204
 205         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 206                 return 0;
 207
 208         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 209                 return 0;
 210
 211         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 212 }
 213
 214 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 215                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 216                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 217 {
 218         pud_t *pud;
 219         unsigned long next;
 220
 221         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 222         if (!pud)
 223                 return -ENOMEM;
 224         do {
 225                 next = pud_addr_end(addr, end);
 226
 227                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 228                                         max_page_shift)) {
 229                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 230                         continue;
 231                 }
 232
 233                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 234                                         max_page_shift, mask))
 235                         return -ENOMEM;
 236         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 237         return 0;
 238 }
 239
 240 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 241                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 242                         unsigned int max_page_shift)
 243 {
 244         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 245                 return 0;
 246
 247         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 248                 return 0;
 249
 250         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 251                 return 0;
 252
 253         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 254                 return 0;
 255
 256         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 257                 return 0;
 258
 259         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 260                 return 0;
 261
 262         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 263 }
 264
 265 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 266                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 267                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 268 {
 269         p4d_t *p4d;
 270         unsigned long next;
 271
 272         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 273         if (!p4d)
 274                 return -ENOMEM;
 275         do {
 276                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 277
 278                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 279                                         max_page_shift)) {
 280                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 281                         continue;
 282                 }
 283
 284                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 285                                         max_page_shift, mask))
 286                         return -ENOMEM;
 287         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 288         return 0;
 289 }
 290
 291 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 292                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 293                         unsigned int max_page_shift)
 294 {
 295         pgd_t *pgd;
 296         unsigned long start;
 297         unsigned long next;
 298         int err;
 299         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 300
 301         might_sleep();
 302         BUG_ON(addr >= end);
 303
 304         start = addr;
 305         pgd = pgd_offset_k(addr);
 306         do {
 307                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 308                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 309                                         max_page_shift, &mask);
 310                 if (err)
 311                         break;
 312         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 313
 314         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 315                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 316
 317         return err;
 318 }
 319
 320 int vmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 321                     phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 322 {
 323         int err;
 324
 325         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 326                                  ioremap_max_page_shift);
 327         flush_cache_vmap(addr, end);
 328         if (!err)
 329                 err = kmsan_ioremap_page_range(addr, end, phys_addr, prot,
 330                                                ioremap_max_page_shift);
 331         return err;
 332 }
 333
 334 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 335                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 336 {
 337         struct vm_struct *area;
 338
 339         area = find_vm_area((void *)addr);
 340         if (!area || !(area->flags & VM_IOREMAP)) {
 341                 WARN_ONCE(1, "vm_area at addr %lx is not marked as VM_IOREMAP\n", addr);
 342                 return -EINVAL;
 343         }
 344         if (addr != (unsigned long)area->addr ||
 345             (void *)end != area->addr + get_vm_area_size(area)) {
 346                 WARN_ONCE(1, "ioremap request [%lx,%lx) doesn't match vm_area [%lx, %lx)\n",
 347                           addr, end, (long)area->addr,
 348                           (long)area->addr + get_vm_area_size(area));
 349                 return -ERANGE;
 350         }
 351         return vmap_page_range(addr, end, phys_addr, prot);
 352 }
 353
 354 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 355                              pgtbl_mod_mask *mask)
 356 {
 357         pte_t *pte;
 358         pte_t ptent;
 359         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 360
 361         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 362         arch_enter_lazy_mmu_mode();
 363
 364         do {
 365 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 366                 size = arch_vmap_pte_range_unmap_size(addr, pte);
 367                 if (size != PAGE_SIZE) {
 368                         if (WARN_ON(!IS_ALIGNED(addr, size))) {
 369                                 addr = ALIGN_DOWN(addr, size);
 370                                 pte = PTR_ALIGN_DOWN(pte, sizeof(*pte) * (size >> PAGE_SHIFT));
 371                         }
 372                         ptent = huge_ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte, size);
 373                         if (WARN_ON(end - addr < size))
 374                                 size = end - addr;
 375                 } else
 376 #endif
 377                         ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 378                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 379         } while (pte += (size >> PAGE_SHIFT), addr += size, addr != end);
 380
 381         arch_leave_lazy_mmu_mode();
 382         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 383 }
 384
 385 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 386                              pgtbl_mod_mask *mask)
 387 {
 388         pmd_t *pmd;
 389         unsigned long next;
 390         int cleared;
 391
 392         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 393         do {
 394                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 395
 396                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 397                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 398                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 399
 400                 if (cleared) {
 401                         WARN_ON(next - addr < PMD_SIZE);
 402                         continue;
 403                 }
 404                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 405                         continue;
 406                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 407
 408                 cond_resched();
 409         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 410 }
 411
 412 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 413                              pgtbl_mod_mask *mask)
 414 {
 415         pud_t *pud;
 416         unsigned long next;
 417         int cleared;
 418
 419         pud = pud_offset(p4d, addr);
 420         do {
 421                 next = pud_addr_end(addr, end);
 422
 423                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 424                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 425                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 426
 427                 if (cleared) {
 428                         WARN_ON(next - addr < PUD_SIZE);
 429                         continue;
 430                 }
 431                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 432                         continue;
 433                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 434         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 435 }
 436
 437 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 438                              pgtbl_mod_mask *mask)
 439 {
 440         p4d_t *p4d;
 441         unsigned long next;
 442
 443         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 444         do {
 445                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 446
 447                 p4d_clear_huge(p4d);
 448                 if (p4d_bad(*p4d))
 449                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 450
 451                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 452                         continue;
 453                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 454         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 455 }
 456
 457 /*
 458  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 459  * flush caches or TLBs.
 460  *
 461  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 462  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 463  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 464  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 465  * coalesced).
 466  *
 467  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 468  */
 469 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 470 {
 471         unsigned long next;
 472         pgd_t *pgd;
 473         unsigned long addr = start;
 474         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 475
 476         BUG_ON(addr >= end);
 477         pgd = pgd_offset_k(addr);
 478         do {
 479                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 480                 if (pgd_bad(*pgd))
 481                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 482                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 483                         continue;
 484                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 485         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 486
 487         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 488                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 489 }
 490
 491 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 492 {
 493         kmsan_vunmap_range_noflush(start, end);
 494         __vunmap_range_noflush(start, end);
 495 }
 496
 497 /**
 498  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 499  * @addr: start of the VM area to unmap
 500  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 501  *
 502  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 503  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 504  * is a kernel bug.
 505  */
 506 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 507 {
 508         flush_cache_vunmap(addr, end);
 509         vunmap_range_noflush(addr, end);
 510         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 511 }
 512
 513 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 514                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 515                 pgtbl_mod_mask *mask)
 516 {
 517         int err = 0;
 518         pte_t *pte;
 519
 520         /*
 521          * nr is a running index into the array which helps higher level
 522          * callers keep track of where we're up to.
 523          */
 524
 525         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 526         if (!pte)
 527                 return -ENOMEM;
 528
 529         arch_enter_lazy_mmu_mode();
 530
 531         do {
 532                 struct page *page = pages[*nr];
 533
 534                 if (WARN_ON(!pte_none(ptep_get(pte)))) {
 535                         err = -EBUSY;
 536                         break;
 537                 }
 538                 if (WARN_ON(!page)) {
 539                         err = -ENOMEM;
 540                         break;
 541                 }
 542                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page)))) {
 543                         err = -EINVAL;
 544                         break;
 545                 }
 546
 547                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 548                 (*nr)++;
 549         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 550
 551         arch_leave_lazy_mmu_mode();
 552         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 553
 554         return err;
 555 }
 556
 557 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 558                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 559                 pgtbl_mod_mask *mask)
 560 {
 561         pmd_t *pmd;
 562         unsigned long next;
 563
 564         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 565         if (!pmd)
 566                 return -ENOMEM;
 567         do {
 568                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 569                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 570                         return -ENOMEM;
 571         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 572         return 0;
 573 }
 574
 575 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 576                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 577                 pgtbl_mod_mask *mask)
 578 {
 579         pud_t *pud;
 580         unsigned long next;
 581
 582         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 583         if (!pud)
 584                 return -ENOMEM;
 585         do {
 586                 next = pud_addr_end(addr, end);
 587                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 588                         return -ENOMEM;
 589         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 590         return 0;
 591 }
 592
 593 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 594                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 595                 pgtbl_mod_mask *mask)
 596 {
 597         p4d_t *p4d;
 598         unsigned long next;
 599
 600         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 601         if (!p4d)
 602                 return -ENOMEM;
 603         do {
 604                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 605                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 606                         return -ENOMEM;
 607         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 608         return 0;
 609 }
 610
 611 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 612                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 613 {
 614         unsigned long start = addr;
 615         pgd_t *pgd;
 616         unsigned long next;
 617         int err = 0;
 618         int nr = 0;
 619         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 620
 621         BUG_ON(addr >= end);
 622         pgd = pgd_offset_k(addr);
 623         do {
 624                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 625                 if (pgd_bad(*pgd))
 626                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 627                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 628                 if (err)
 629                         break;
 630         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 631
 632         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 633                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 634
 635         return err;
 636 }
 637
 638 /*
 639  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 640  * flush caches.
 641  *
 642  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 643  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 644  *
 645  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 646  */
 647 int __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 648                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 649 {
 650         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 651
 652         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 653
 654         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 655                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 656                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 657
 658         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 659                 int err;
 660
 661                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 662                                         page_to_phys(pages[i]), prot,
 663                                         page_shift);
 664                 if (err)
 665                         return err;
 666
 667                 addr += 1UL << page_shift;
 668         }
 669
 670         return 0;
 671 }
 672
 673 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 674                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 675 {
 676         int ret = kmsan_vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages,
 677                                                  page_shift);
 678
 679         if (ret)
 680                 return ret;
 681         return __vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 682 }
 683
 684 /**
 685  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 686  * @addr: start of the VM area to map
 687  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 688  * @prot: page protection flags to use
 689  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 690  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 691  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 692  *
 693  * RETURNS:
 694  * 0 on success, -errno on failure.
 695  */
 696 int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 697                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 698 {
 699         int err;
 700
 701         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 702         flush_cache_vmap(addr, end);
 703         return err;
 704 }
 705
 706 static int check_sparse_vm_area(struct vm_struct *area, unsigned long start,
 707                                 unsigned long end)
 708 {
 709         might_sleep();
 710         if (WARN_ON_ONCE(area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
 711                 return -EINVAL;
 712         if (WARN_ON_ONCE(area->flags & VM_NO_GUARD))
 713                 return -EINVAL;
 714         if (WARN_ON_ONCE(!(area->flags & VM_SPARSE)))
 715                 return -EINVAL;
 716         if ((end - start) >> PAGE_SHIFT > totalram_pages())
 717                 return -E2BIG;
 718         if (start < (unsigned long)area->addr ||
 719             (void *)end > area->addr + get_vm_area_size(area))
 720                 return -ERANGE;
 721         return 0;
 722 }
 723
 724 /**
 725  * vm_area_map_pages - map pages inside given sparse vm_area
 726  * @area: vm_area
 727  * @start: start address inside vm_area
 728  * @end: end address inside vm_area
 729  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 730  */
 731 int vm_area_map_pages(struct vm_struct *area, unsigned long start,
 732                       unsigned long end, struct page **pages)
 733 {
 734         int err;
 735
 736         err = check_sparse_vm_area(area, start, end);
 737         if (err)
 738                 return err;
 739
 740         return vmap_pages_range(start, end, PAGE_KERNEL, pages, PAGE_SHIFT);
 741 }
 742
 743 /**
 744  * vm_area_unmap_pages - unmap pages inside given sparse vm_area
 745  * @area: vm_area
 746  * @start: start address inside vm_area
 747  * @end: end address inside vm_area
 748  */
 749 void vm_area_unmap_pages(struct vm_struct *area, unsigned long start,
 750                          unsigned long end)
 751 {
 752         if (check_sparse_vm_area(area, start, end))
 753                 return;
 754
 755         vunmap_range(start, end);
 756 }
 757
 758 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 759 {
 760         /*
 761          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 762          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 763          * just put it in the vmalloc space.
 764          */
 765 #if defined(CONFIG_EXECMEM) && defined(MODULES_VADDR)
 766         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 767         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 768                 return 1;
 769 #endif
 770         return is_vmalloc_addr(x);
 771 }
 772 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_vmalloc_or_module_addr);
 773
 774 /*
 775  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 776  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 777  * matches small vmap mappings.
 778  */
 779 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 780 {
 781         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 782         struct page *page = NULL;
 783         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 784         p4d_t *p4d;
 785         pud_t *pud;
 786         pmd_t *pmd;
 787         pte_t *ptep, pte;
 788
 789         /*
 790          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 791          * architectures that do not vmalloc module space
 792          */
 793         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 794
 795         if (pgd_none(*pgd))
 796                 return NULL;
 797         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 798                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 799         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 800                 return NULL;
 801
 802         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 803         if (p4d_none(*p4d))
 804                 return NULL;
 805         if (p4d_leaf(*p4d))
 806                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 807         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 808                 return NULL;
 809
 810         pud = pud_offset(p4d, addr);
 811         if (pud_none(*pud))
 812                 return NULL;
 813         if (pud_leaf(*pud))
 814                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 815         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 816                 return NULL;
 817
 818         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 819         if (pmd_none(*pmd))
 820                 return NULL;
 821         if (pmd_leaf(*pmd))
 822                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 823         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 824                 return NULL;
 825
 826         ptep = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 827         pte = ptep_get(ptep);
 828         if (pte_present(pte))
 829                 page = pte_page(pte);
 830
 831         return page;
 832 }
 833 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 834
 835 /*
 836  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 837  */
 838 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 839 {
 840         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 841 }
 842 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 843
 844
 845 /*** Global kva allocator ***/
 846
 847 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 848 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 849
 850
 851 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 852 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 853
 854 /*
 855  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 856  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 857  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 858  * free block.
 859  */
 860 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 861
 862 /*
 863  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 864  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 865  */
 866 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 867
 868 /*
 869  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 870  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 871  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 872  * object is released.
 873  *
 874  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 875  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 876  * find a lowest match of free area.
 877  */
 878 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 879
 880 /*
 881  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 882  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 883  * to use more permissive allocation masks.
 884  */
 885 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 886
 887 /*
 888  * This structure defines a single, solid model where a list and
 889  * rb-tree are part of one entity protected by the lock. Nodes are
 890  * sorted in ascending order, thus for O(1) access to left/right
 891  * neighbors a list is used as well as for sequential traversal.
 892  */
 893 struct rb_list {
 894         struct rb_root root;
 895         struct list_head head;
 896         spinlock_t lock;
 897 };
 898
 899 /*
 900  * A fast size storage contains VAs up to 1M size. A pool consists
 901  * of linked between each other ready to go VAs of certain sizes.
 902  * An index in the pool-array corresponds to number of pages + 1.
 903  */
 904 #define MAX_VA_SIZE_PAGES 256
 905
 906 struct vmap_pool {
 907         struct list_head head;
 908         unsigned long len;
 909 };
 910
 911 /*
 912  * An effective vmap-node logic. Users make use of nodes instead
 913  * of a global heap. It allows to balance an access and mitigate
 914  * contention.
 915  */
 916 static struct vmap_node {
 917         /* Simple size segregated storage. */
 918         struct vmap_pool pool[MAX_VA_SIZE_PAGES];
 919         spinlock_t pool_lock;
 920         bool skip_populate;
 921
 922         /* Bookkeeping data of this node. */
 923         struct rb_list busy;
 924         struct rb_list lazy;
 925
 926         /*
 927          * Ready-to-free areas.
 928          */
 929         struct list_head purge_list;
 930         struct work_struct purge_work;
 931         unsigned long nr_purged;
 932 } single;
 933
 934 /*
 935  * Initial setup consists of one single node, i.e. a balancing
 936  * is fully disabled. Later on, after vmap is initialized these
 937  * parameters are updated based on a system capacity.
 938  */
 939 static struct vmap_node *vmap_nodes = &single;
 940 static __read_mostly unsigned int nr_vmap_nodes = 1;
 941 static __read_mostly unsigned int vmap_zone_size = 1;
 942
 943 /* A simple iterator over all vmap-nodes. */
 944 #define for_each_vmap_node(vn)  \
 945         for ((vn) = &vmap_nodes[0];     \
 946                 (vn) < &vmap_nodes[nr_vmap_nodes]; (vn)++)
 947
 948 static inline unsigned int
 949 addr_to_node_id(unsigned long addr)
 950 {
 951         return (addr / vmap_zone_size) % nr_vmap_nodes;
 952 }
 953
 954 static inline struct vmap_node *
 955 addr_to_node(unsigned long addr)
 956 {
 957         return &vmap_nodes[addr_to_node_id(addr)];
 958 }
 959
 960 static inline struct vmap_node *
 961 id_to_node(unsigned int id)
 962 {
 963         return &vmap_nodes[id % nr_vmap_nodes];
 964 }
 965
 966 static inline unsigned int
 967 node_to_id(struct vmap_node *node)
 968 {
 969         /* Pointer arithmetic. */
 970         unsigned int id = node - vmap_nodes;
 971
 972         if (likely(id < nr_vmap_nodes))
 973                 return id;
 974
 975         WARN_ONCE(1, "An address 0x%p is out-of-bounds.\n", node);
 976         return 0;
 977 }
 978
 979 /*
 980  * We use the value 0 to represent "no node", that is why
 981  * an encoded value will be the node-id incremented by 1.
 982  * It is always greater then 0. A valid node_id which can
 983  * be encoded is [0:nr_vmap_nodes - 1]. If a passed node_id
 984  * is not valid 0 is returned.
 985  */
 986 static unsigned int
 987 encode_vn_id(unsigned int node_id)
 988 {
 989         /* Can store U8_MAX [0:254] nodes. */
 990         if (node_id < nr_vmap_nodes)
 991                 return (node_id + 1) << BITS_PER_BYTE;
 992
 993         /* Warn and no node encoded. */
 994         WARN_ONCE(1, "Encode wrong node id (%u)\n", node_id);
 995         return 0;
 996 }
 997
 998 /*
 999  * Returns an encoded node-id, the valid range is within
1000  * [0:nr_vmap_nodes-1] values. Otherwise nr_vmap_nodes is
1001  * returned if extracted data is wrong.
1002  */
1003 static unsigned int
1004 decode_vn_id(unsigned int val)
1005 {
1006         unsigned int node_id = (val >> BITS_PER_BYTE) - 1;
1007
1008         /* Can store U8_MAX [0:254] nodes. */
1009         if (node_id < nr_vmap_nodes)
1010                 return node_id;
1011
1012         /* If it was _not_ zero, warn. */
1013         WARN_ONCE(node_id != UINT_MAX,
1014                 "Decode wrong node id (%d)\n", node_id);
1015
1016         return nr_vmap_nodes;
1017 }
1018
1019 static bool
1020 is_vn_id_valid(unsigned int node_id)
1021 {
1022         if (node_id < nr_vmap_nodes)
1023                 return true;
1024
1025         return false;
1026 }
1027
1028 static __always_inline unsigned long
1029 va_size(struct vmap_area *va)
1030 {
1031         return (va->va_end - va->va_start);
1032 }
1033
1034 static __always_inline unsigned long
1035 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
1036 {
1037         struct vmap_area *va;
1038
1039         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
1040         return va ? va->subtree_max_size : 0;
1041 }
1042
1043 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
1044         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
1045
1046 static void reclaim_and_purge_vmap_areas(void);
1047 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
1048 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
1049 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
1050
1051 static __cacheline_aligned_in_smp atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
1052 static __cacheline_aligned_in_smp atomic_long_t vmap_lazy_nr;
1053
1054 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
1055 {
1056         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
1057 }
1058
1059 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr, struct rb_root *root)
1060 {
1061         struct rb_node *n = root->rb_node;
1062
1063         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
1064
1065         while (n) {
1066                 struct vmap_area *va;
1067
1068                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
1069                 if (addr < va->va_start)
1070                         n = n->rb_left;
1071                 else if (addr >= va->va_end)
1072                         n = n->rb_right;
1073                 else
1074                         return va;
1075         }
1076
1077         return NULL;
1078 }
1079
1080 /* Look up the first VA which satisfies addr < va_end, NULL if none. */
1081 static struct vmap_area *
1082 __find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr, struct rb_root *root)
1083 {
1084         struct vmap_area *va = NULL;
1085         struct rb_node *n = root->rb_node;
1086
1087         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
1088
1089         while (n) {
1090                 struct vmap_area *tmp;
1091
1092                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
1093                 if (tmp->va_end > addr) {
1094                         va = tmp;
1095                         if (tmp->va_start <= addr)
1096                                 break;
1097
1098                         n = n->rb_left;
1099                 } else
1100                         n = n->rb_right;
1101         }
1102
1103         return va;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Returns a node where a first VA, that satisfies addr < va_end, resides.
1108  * If success, a node is locked. A user is responsible to unlock it when a
1109  * VA is no longer needed to be accessed.
1110  *
1111  * Returns NULL if nothing found.
1112  */
1113 static struct vmap_node *
1114 find_vmap_area_exceed_addr_lock(unsigned long addr, struct vmap_area **va)
1115 {
1116         unsigned long va_start_lowest;
1117         struct vmap_node *vn;
1118
1119 repeat:
1120         va_start_lowest = 0;
1121
1122         for_each_vmap_node(vn) {
1123                 spin_lock(&vn->busy.lock);
1124                 *va = __find_vmap_area_exceed_addr(addr, &vn->busy.root);
1125
1126                 if (*va)
1127                         if (!va_start_lowest || (*va)->va_start < va_start_lowest)
1128                                 va_start_lowest = (*va)->va_start;
1129                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
1130         }
1131
1132         /*
1133          * Check if found VA exists, it might have gone away.  In this case we
1134          * repeat the search because a VA has been removed concurrently and we
1135          * need to proceed to the next one, which is a rare case.
1136          */
1137         if (va_start_lowest) {
1138                 vn = addr_to_node(va_start_lowest);
1139
1140                 spin_lock(&vn->busy.lock);
1141                 *va = __find_vmap_area(va_start_lowest, &vn->busy.root);
1142
1143                 if (*va)
1144                         return vn;
1145
1146                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
1147                 goto repeat;
1148         }
1149
1150         return NULL;
1151 }
1152
1153 /*
1154  * This function returns back addresses of parent node
1155  * and its left or right link for further processing.
1156  *
1157  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
1158  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
1159  * have to be declined and actually considered as a bug.
1160  */
1161 static __always_inline struct rb_node **
1162 find_va_links(struct vmap_area *va,
1163         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
1164         struct rb_node **parent)
1165 {
1166         struct vmap_area *tmp_va;
1167         struct rb_node **link;
1168
1169         if (root) {
1170                 link = &root->rb_node;
1171                 if (unlikely(!*link)) {
1172                         *parent = NULL;
1173                         return link;
1174                 }
1175         } else {
1176                 link = &from;
1177         }
1178
1179         /*
1180          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
1181          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
1182          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
1183          */
1184         do {
1185                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
1186
1187                 /*
1188                  * During the traversal we also do some sanity check.
1189                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
1190                  * or full overlaps.
1191                  */
1192                 if (va->va_end <= tmp_va->va_start)
1193                         link = &(*link)->rb_left;
1194                 else if (va->va_start >= tmp_va->va_end)
1195                         link = &(*link)->rb_right;
1196                 else {
1197                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
1198                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
1199
1200                         return NULL;
1201                 }
1202         } while (*link);
1203
1204         *parent = &tmp_va->rb_node;
1205         return link;
1206 }
1207
1208 static __always_inline struct list_head *
1209 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
1210 {
1211         struct list_head *list;
1212
1213         if (unlikely(!parent))
1214                 /*
1215                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
1216                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
1217                  * there is no free vmap space. Normally it does not
1218                  * happen but we handle this case anyway.
1219                  */
1220                 return NULL;
1221
1222         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
1223         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
1224 }
1225
1226 static __always_inline void
1227 __link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
1228         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
1229         struct list_head *head, bool augment)
1230 {
1231         /*
1232          * VA is still not in the list, but we can
1233          * identify its future previous list_head node.
1234          */
1235         if (likely(parent)) {
1236                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
1237                 if (&parent->rb_right != link)
1238                         head = head->prev;
1239         }
1240
1241         /* Insert to the rb-tree */
1242         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
1243         if (augment) {
1244                 /*
1245                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
1246                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
1247                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
1248                  * It is because we populate the tree from the bottom
1249                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
1250                  *
1251                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
1252                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
1253                  * the correct order later on.
1254                  */
1255                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
1256                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
1257                 va->subtree_max_size = 0;
1258         } else {
1259                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
1260         }
1261
1262         /* Address-sort this list */
1263         list_add(&va->list, head);
1264 }
1265
1266 static __always_inline void
1267 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
1268         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
1269         struct list_head *head)
1270 {
1271         __link_va(va, root, parent, link, head, false);
1272 }
1273
1274 static __always_inline void
1275 link_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
1276         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
1277         struct list_head *head)
1278 {
1279         __link_va(va, root, parent, link, head, true);
1280 }
1281
1282 static __always_inline void
1283 __unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root, bool augment)
1284 {
1285         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
1286                 return;
1287
1288         if (augment)
1289                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
1290                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
1291         else
1292                 rb_erase(&va->rb_node, root);
1293
1294         list_del_init(&va->list);
1295         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
1296 }
1297
1298 static __always_inline void
1299 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1300 {
1301         __unlink_va(va, root, false);
1302 }
1303
1304 static __always_inline void
1305 unlink_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1306 {
1307         __unlink_va(va, root, true);
1308 }
1309
1310 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1311 /*
1312  * Gets called when remove the node and rotate.
1313  */
1314 static __always_inline unsigned long
1315 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
1316 {
1317         return max3(va_size(va),
1318                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
1319                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
1320 }
1321
1322 static void
1323 augment_tree_propagate_check(void)
1324 {
1325         struct vmap_area *va;
1326         unsigned long computed_size;
1327
1328         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1329                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
1330                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
1331                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
1332                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
1333         }
1334 }
1335 #endif
1336
1337 /*
1338  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1339  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1340  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1341  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1342  *
1343  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1344  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1345  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1346  * - After VA has been increased(merging path).
1347  *
1348  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1349  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1350  * to the root node.
1351  *
1352  *       4--8
1353  *        /\
1354  *       /  \
1355  *      /    \
1356  *    2--2  8--8
1357  *
1358  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1359  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1360  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1361  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1362  * node becomes 4--6.
1363  */
1364 static __always_inline void
1365 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1366 {
1367         /*
1368          * Populate the tree from bottom towards the root until
1369          * the calculated maximum available size of checked node
1370          * is equal to its current one.
1371          */
1372         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1373
1374 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1375         augment_tree_propagate_check();
1376 #endif
1377 }
1378
1379 static void
1380 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1381         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1382 {
1383         struct rb_node **link;
1384         struct rb_node *parent;
1385
1386         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1387         if (link)
1388                 link_va(va, root, parent, link, head);
1389 }
1390
1391 static void
1392 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1393         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1394         struct list_head *head)
1395 {
1396         struct rb_node **link;
1397         struct rb_node *parent;
1398
1399         if (from)
1400                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1401         else
1402                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1403
1404         if (link) {
1405                 link_va_augment(va, root, parent, link, head);
1406                 augment_tree_propagate_from(va);
1407         }
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1412  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1413  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1414  * freed.
1415  *
1416  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1417  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1418  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1419  * ongoing.
1420  */
1421 static __always_inline struct vmap_area *
1422 __merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1423         struct rb_root *root, struct list_head *head, bool augment)
1424 {
1425         struct vmap_area *sibling;
1426         struct list_head *next;
1427         struct rb_node **link;
1428         struct rb_node *parent;
1429         bool merged = false;
1430
1431         /*
1432          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1433          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1434          */
1435         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1436         if (!link)
1437                 return NULL;
1438
1439         /*
1440          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1441          */
1442         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1443         if (unlikely(next == NULL))
1444                 goto insert;
1445
1446         /*
1447          * start            end
1448          * |                |
1449          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1450          *                  |                |
1451          *                  start            end
1452          */
1453         if (next != head) {
1454                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1455                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1456                         sibling->va_start = va->va_start;
1457
1458                         /* Free vmap_area object. */
1459                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1460
1461                         /* Point to the new merged area. */
1462                         va = sibling;
1463                         merged = true;
1464                 }
1465         }
1466
1467         /*
1468          * start            end
1469          * |                |
1470          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1471          *                  |                |
1472          *                  start            end
1473          */
1474         if (next->prev != head) {
1475                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1476                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1477                         /*
1478                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1479                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1480                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1481                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1482                          * "normalized" because of rotation operations.
1483                          */
1484                         if (merged)
1485                                 __unlink_va(va, root, augment);
1486
1487                         sibling->va_end = va->va_end;
1488
1489                         /* Free vmap_area object. */
1490                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1491
1492                         /* Point to the new merged area. */
1493                         va = sibling;
1494                         merged = true;
1495                 }
1496         }
1497
1498 insert:
1499         if (!merged)
1500                 __link_va(va, root, parent, link, head, augment);
1501
1502         return va;
1503 }
1504
1505 static __always_inline struct vmap_area *
1506 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1507         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1508 {
1509         return __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, false);
1510 }
1511
1512 static __always_inline struct vmap_area *
1513 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1514         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1515 {
1516         va = __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, true);
1517         if (va)
1518                 augment_tree_propagate_from(va);
1519
1520         return va;
1521 }
1522
1523 static __always_inline bool
1524 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1525         unsigned long align, unsigned long vstart)
1526 {
1527         unsigned long nva_start_addr;
1528
1529         if (va->va_start > vstart)
1530                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1531         else
1532                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1533
1534         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1535         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1536                         nva_start_addr < vstart)
1537                 return false;
1538
1539         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1544  * that will accomplish the request corresponding to passing
1545  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1546  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1547  * overhead.
1548  */
1549 static __always_inline struct vmap_area *
1550 find_vmap_lowest_match(struct rb_root *root, unsigned long size,
1551         unsigned long align, unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1552 {
1553         struct vmap_area *va;
1554         struct rb_node *node;
1555         unsigned long length;
1556
1557         /* Start from the root. */
1558         node = root->rb_node;
1559
1560         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1561         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1562
1563         while (node) {
1564                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1565
1566                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1567                                 vstart < va->va_start) {
1568                         node = node->rb_left;
1569                 } else {
1570                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1571                                 return va;
1572
1573                         /*
1574                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1575                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1576                          * equal or bigger to the requested search length.
1577                          */
1578                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1579                                 node = node->rb_right;
1580                                 continue;
1581                         }
1582
1583                         /*
1584                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1585                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1586                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1587                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1588                          */
1589                         while ((node = rb_parent(node))) {
1590                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1591                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1592                                         return va;
1593
1594                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1595                                                 vstart <= va->va_start) {
1596                                         /*
1597                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1598                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1599                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1600                                          * and no suitable free block found there.
1601                                          */
1602                                         vstart = va->va_start + 1;
1603                                         node = node->rb_right;
1604                                         break;
1605                                 }
1606                         }
1607                 }
1608         }
1609
1610         return NULL;
1611 }
1612
1613 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1614 #include <linux/random.h>
1615
1616 static struct vmap_area *
1617 find_vmap_lowest_linear_match(struct list_head *head, unsigned long size,
1618         unsigned long align, unsigned long vstart)
1619 {
1620         struct vmap_area *va;
1621
1622         list_for_each_entry(va, head, list) {
1623                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1624                         continue;
1625
1626                 return va;
1627         }
1628
1629         return NULL;
1630 }
1631
1632 static void
1633 find_vmap_lowest_match_check(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1634                              unsigned long size, unsigned long align)
1635 {
1636         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1637         unsigned long vstart;
1638         unsigned int rnd;
1639
1640         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1641         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1642
1643         va_1 = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, false);
1644         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(head, size, align, vstart);
1645
1646         if (va_1 != va_2)
1647                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1648                         va_1, va_2, vstart);
1649 }
1650 #endif
1651
1652 enum fit_type {
1653         NOTHING_FIT = 0,
1654         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1655         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1656         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1657         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1658 };
1659
1660 static __always_inline enum fit_type
1661 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1662         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1663 {
1664         enum fit_type type;
1665
1666         /* Check if it is within VA. */
1667         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1668                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1669                 return NOTHING_FIT;
1670
1671         /* Now classify. */
1672         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1673                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1674                         type = FL_FIT_TYPE;
1675                 else
1676                         type = LE_FIT_TYPE;
1677         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1678                 type = RE_FIT_TYPE;
1679         } else {
1680                 type = NE_FIT_TYPE;
1681         }
1682
1683         return type;
1684 }
1685
1686 static __always_inline int
1687 va_clip(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1688                 struct vmap_area *va, unsigned long nva_start_addr,
1689                 unsigned long size)
1690 {
1691         struct vmap_area *lva = NULL;
1692         enum fit_type type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1693
1694         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1695                 /*
1696                  * No need to split VA, it fully fits.
1697                  *
1698                  * |               |
1699                  * V      NVA      V
1700                  * |---------------|
1701                  */
1702                 unlink_va_augment(va, root);
1703                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1704         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1705                 /*
1706                  * Split left edge of fit VA.
1707                  *
1708                  * |       |
1709                  * V  NVA  V   R
1710                  * |-------|-------|
1711                  */
1712                 va->va_start += size;
1713         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1714                 /*
1715                  * Split right edge of fit VA.
1716                  *
1717                  *         |       |
1718                  *     L   V  NVA  V
1719                  * |-------|-------|
1720                  */
1721                 va->va_end = nva_start_addr;
1722         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1723                 /*
1724                  * Split no edge of fit VA.
1725                  *
1726                  *     |       |
1727                  *   L V  NVA  V R
1728                  * |---|-------|---|
1729                  */
1730                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1731                 if (unlikely(!lva)) {
1732                         /*
1733                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1734                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1735                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1736                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1737                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1738                          * are its main fitting cases.
1739                          *
1740                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1741                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1742                          * big free space that has to be split.
1743                          *
1744                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1745                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1746                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1747                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1748                          * split purpose. That is rare and most time does not
1749                          * occur.
1750                          *
1751                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1752                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1753                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1754                          * triggered to repeat one more time. See more details
1755                          * in alloc_vmap_area() function.
1756                          */
1757                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1758                         if (!lva)
1759                                 return -ENOMEM;
1760                 }
1761
1762                 /*
1763                  * Build the remainder.
1764                  */
1765                 lva->va_start = va->va_start;
1766                 lva->va_end = nva_start_addr;
1767
1768                 /*
1769                  * Shrink this VA to remaining size.
1770                  */
1771                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1772         } else {
1773                 return -EINVAL;
1774         }
1775
1776         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1777                 augment_tree_propagate_from(va);
1778
1779                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1780                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node, root, head);
1781         }
1782
1783         return 0;
1784 }
1785
1786 static unsigned long
1787 va_alloc(struct vmap_area *va,
1788                 struct rb_root *root, struct list_head *head,
1789                 unsigned long size, unsigned long align,
1790                 unsigned long vstart, unsigned long vend)
1791 {
1792         unsigned long nva_start_addr;
1793         int ret;
1794
1795         if (va->va_start > vstart)
1796                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1797         else
1798                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1799
1800         /* Check the "vend" restriction. */
1801         if (nva_start_addr + size > vend)
1802                 return -ERANGE;
1803
1804         /* Update the free vmap_area. */
1805         ret = va_clip(root, head, va, nva_start_addr, size);
1806         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1807                 return ret;
1808
1809         return nva_start_addr;
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1814  * Otherwise an error value is returned that indicates failure.
1815  */
1816 static __always_inline unsigned long
1817 __alloc_vmap_area(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1818         unsigned long size, unsigned long align,
1819         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1820 {
1821         bool adjust_search_size = true;
1822         unsigned long nva_start_addr;
1823         struct vmap_area *va;
1824
1825         /*
1826          * Do not adjust when:
1827          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1828          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1829          *      aligned anyway;
1830          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1831          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1832          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1833          */
1834         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1835                 adjust_search_size = false;
1836
1837         va = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, adjust_search_size);
1838         if (unlikely(!va))
1839                 return -ENOENT;
1840
1841         nva_start_addr = va_alloc(va, root, head, size, align, vstart, vend);
1842
1843 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1844         if (!IS_ERR_VALUE(nva_start_addr))
1845                 find_vmap_lowest_match_check(root, head, size, align);
1846 #endif
1847
1848         return nva_start_addr;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1853  */
1854 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1855 {
1856         struct vmap_node *vn = addr_to_node(va->va_start);
1857
1858         /*
1859          * Remove from the busy tree/list.
1860          */
1861         spin_lock(&vn->busy.lock);
1862         unlink_va(va, &vn->busy.root);
1863         spin_unlock(&vn->busy.lock);
1864
1865         /*
1866          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1867          */
1868         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1869         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1870         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1871 }
1872
1873 static inline void
1874 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1875 {
1876         struct vmap_area *va = NULL, *tmp;
1877
1878         /*
1879          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1880          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1881          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1882          *
1883          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1884          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1885          * condition and high memory pressure.
1886          */
1887         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1888                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1889
1890         spin_lock(lock);
1891
1892         tmp = NULL;
1893         if (va && !__this_cpu_try_cmpxchg(ne_fit_preload_node, &tmp, va))
1894                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1895 }
1896
1897 static struct vmap_pool *
1898 size_to_va_pool(struct vmap_node *vn, unsigned long size)
1899 {
1900         unsigned int idx = (size - 1) / PAGE_SIZE;
1901
1902         if (idx < MAX_VA_SIZE_PAGES)
1903                 return &vn->pool[idx];
1904
1905         return NULL;
1906 }
1907
1908 static bool
1909 node_pool_add_va(struct vmap_node *n, struct vmap_area *va)
1910 {
1911         struct vmap_pool *vp;
1912
1913         vp = size_to_va_pool(n, va_size(va));
1914         if (!vp)
1915                 return false;
1916
1917         spin_lock(&n->pool_lock);
1918         list_add(&va->list, &vp->head);
1919         WRITE_ONCE(vp->len, vp->len + 1);
1920         spin_unlock(&n->pool_lock);
1921
1922         return true;
1923 }
1924
1925 static struct vmap_area *
1926 node_pool_del_va(struct vmap_node *vn, unsigned long size,
1927                 unsigned long align, unsigned long vstart,
1928                 unsigned long vend)
1929 {
1930         struct vmap_area *va = NULL;
1931         struct vmap_pool *vp;
1932         int err = 0;
1933
1934         vp = size_to_va_pool(vn, size);
1935         if (!vp || list_empty(&vp->head))
1936                 return NULL;
1937
1938         spin_lock(&vn->pool_lock);
1939         if (!list_empty(&vp->head)) {
1940                 va = list_first_entry(&vp->head, struct vmap_area, list);
1941
1942                 if (IS_ALIGNED(va->va_start, align)) {
1943                         /*
1944                          * Do some sanity check and emit a warning
1945                          * if one of below checks detects an error.
1946                          */
1947                         err |= (va_size(va) != size);
1948                         err |= (va->va_start < vstart);
1949                         err |= (va->va_end > vend);
1950
1951                         if (!WARN_ON_ONCE(err)) {
1952                                 list_del_init(&va->list);
1953                                 WRITE_ONCE(vp->len, vp->len - 1);
1954                         } else {
1955                                 va = NULL;
1956                         }
1957                 } else {
1958                         list_move_tail(&va->list, &vp->head);
1959                         va = NULL;
1960                 }
1961         }
1962         spin_unlock(&vn->pool_lock);
1963
1964         return va;
1965 }
1966
1967 static struct vmap_area *
1968 node_alloc(unsigned long size, unsigned long align,
1969                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1970                 unsigned long *addr, unsigned int *vn_id)
1971 {
1972         struct vmap_area *va;
1973
1974         *vn_id = 0;
1975         *addr = -EINVAL;
1976
1977         /*
1978          * Fallback to a global heap if not vmalloc or there
1979          * is only one node.
1980          */
1981         if (vstart != VMALLOC_START || vend != VMALLOC_END ||
1982                         nr_vmap_nodes == 1)
1983                 return NULL;
1984
1985         *vn_id = raw_smp_processor_id() % nr_vmap_nodes;
1986         va = node_pool_del_va(id_to_node(*vn_id), size, align, vstart, vend);
1987         *vn_id = encode_vn_id(*vn_id);
1988
1989         if (va)
1990                 *addr = va->va_start;
1991
1992         return va;
1993 }
1994
1995 static inline void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm,
1996         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
1997 {
1998         vm->flags = flags;
1999         vm->addr = (void *)va->va_start;
2000         vm->size = vm->requested_size = va_size(va);
2001         vm->caller = caller;
2002         va->vm = vm;
2003 }
2004
2005 /*
2006  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
2007  * vstart and vend. If vm is passed in, the two will also be bound.
2008  */
2009 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
2010                                 unsigned long align,
2011                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
2012                                 int node, gfp_t gfp_mask,
2013                                 unsigned long va_flags, struct vm_struct *vm)
2014 {
2015         struct vmap_node *vn;
2016         struct vmap_area *va;
2017         unsigned long freed;
2018         unsigned long addr;
2019         unsigned int vn_id;
2020         int purged = 0;
2021         int ret;
2022
2023         if (unlikely(!size || offset_in_page(size) || !is_power_of_2(align)))
2024                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2025
2026         if (unlikely(!vmap_initialized))
2027                 return ERR_PTR(-EBUSY);
2028
2029         might_sleep();
2030
2031         /*
2032          * If a VA is obtained from a global heap(if it fails here)
2033          * it is anyway marked with this "vn_id" so it is returned
2034          * to this pool's node later. Such way gives a possibility
2035          * to populate pools based on users demand.
2036          *
2037          * On success a ready to go VA is returned.
2038          */
2039         va = node_alloc(size, align, vstart, vend, &addr, &vn_id);
2040         if (!va) {
2041                 gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
2042
2043                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
2044                 if (unlikely(!va))
2045                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2046
2047                 /*
2048                  * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
2049                  * to avoid false negatives.
2050                  */
2051                 kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
2052         }
2053
2054 retry:
2055         if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
2056                 preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
2057                 addr = __alloc_vmap_area(&free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list,
2058                         size, align, vstart, vend);
2059                 spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
2060         }
2061
2062         trace_alloc_vmap_area(addr, size, align, vstart, vend, IS_ERR_VALUE(addr));
2063
2064         /*
2065          * If an allocation fails, the error value is
2066          * returned. Therefore trigger the overflow path.
2067          */
2068         if (IS_ERR_VALUE(addr))
2069                 goto overflow;
2070
2071         va->va_start = addr;
2072         va->va_end = addr + size;
2073         va->vm = NULL;
2074         va->flags = (va_flags | vn_id);
2075
2076         if (vm) {
2077                 vm->addr = (void *)va->va_start;
2078                 vm->size = va_size(va);
2079                 va->vm = vm;
2080         }
2081
2082         vn = addr_to_node(va->va_start);
2083
2084         spin_lock(&vn->busy.lock);
2085         insert_vmap_area(va, &vn->busy.root, &vn->busy.head);
2086         spin_unlock(&vn->busy.lock);
2087
2088         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
2089         BUG_ON(va->va_start < vstart);
2090         BUG_ON(va->va_end > vend);
2091
2092         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
2093         if (ret) {
2094                 free_vmap_area(va);
2095                 return ERR_PTR(ret);
2096         }
2097
2098         return va;
2099
2100 overflow:
2101         if (!purged) {
2102                 reclaim_and_purge_vmap_areas();
2103                 purged = 1;
2104                 goto retry;
2105         }
2106
2107         freed = 0;
2108         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
2109
2110         if (freed > 0) {
2111                 purged = 0;
2112                 goto retry;
2113         }
2114
2115         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2116                 pr_warn("vmalloc_node_range for size %lu failed: Address range restricted to %#lx - %#lx\n",
2117                                 size, vstart, vend);
2118
2119         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
2120         return ERR_PTR(-EBUSY);
2121 }
2122
2123 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
2124 {
2125         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
2126 }
2127 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
2128
2129 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
2130 {
2131         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
2132 }
2133 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
2134
2135 /*
2136  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
2137  * before attempting to purge with a TLB flush.
2138  *
2139  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
2140  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
2141  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
2142  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
2143  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
2144  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
2145  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
2146  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
2147  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
2148  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
2149  * becomes a problem on bigger systems.
2150  */
2151 static unsigned long lazy_max_pages(void)
2152 {
2153         unsigned int log;
2154
2155         log = fls(num_online_cpus());
2156
2157         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
2158 }
2159
2160 /*
2161  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
2162  * by this lock, but we want to avoid concurrent calls for performance
2163  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
2164  */
2165 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
2166
2167 /* for per-CPU blocks */
2168 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
2169
2170 static void
2171 reclaim_list_global(struct list_head *head)
2172 {
2173         struct vmap_area *va, *n;
2174
2175         if (list_empty(head))
2176                 return;
2177
2178         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
2179         list_for_each_entry_safe(va, n, head, list)
2180                 merge_or_add_vmap_area_augment(va,
2181                         &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
2182         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
2183 }
2184
2185 static void
2186 decay_va_pool_node(struct vmap_node *vn, bool full_decay)
2187 {
2188         LIST_HEAD(decay_list);
2189         struct rb_root decay_root = RB_ROOT;
2190         struct vmap_area *va, *nva;
2191         unsigned long n_decay, pool_len;
2192         int i;
2193
2194         for (i = 0; i < MAX_VA_SIZE_PAGES; i++) {
2195                 LIST_HEAD(tmp_list);
2196
2197                 if (list_empty(&vn->pool[i].head))
2198                         continue;
2199
2200                 /* Detach the pool, so no-one can access it. */
2201                 spin_lock(&vn->pool_lock);
2202                 list_replace_init(&vn->pool[i].head, &tmp_list);
2203                 spin_unlock(&vn->pool_lock);
2204
2205                 pool_len = n_decay = vn->pool[i].len;
2206                 WRITE_ONCE(vn->pool[i].len, 0);
2207
2208                 /* Decay a pool by ~25% out of left objects. */
2209                 if (!full_decay)
2210                         n_decay >>= 2;
2211                 pool_len -= n_decay;
2212
2213                 list_for_each_entry_safe(va, nva, &tmp_list, list) {
2214                         if (!n_decay--)
2215                                 break;
2216
2217                         list_del_init(&va->list);
2218                         merge_or_add_vmap_area(va, &decay_root, &decay_list);
2219                 }
2220
2221                 /*
2222                  * Attach the pool back if it has been partly decayed.
2223                  * Please note, it is supposed that nobody(other contexts)
2224                  * can populate the pool therefore a simple list replace
2225                  * operation takes place here.
2226                  */
2227                 if (!list_empty(&tmp_list)) {
2228                         spin_lock(&vn->pool_lock);
2229                         list_replace_init(&tmp_list, &vn->pool[i].head);
2230                         WRITE_ONCE(vn->pool[i].len, pool_len);
2231                         spin_unlock(&vn->pool_lock);
2232                 }
2233         }
2234
2235         reclaim_list_global(&decay_list);
2236 }
2237
2238 static void
2239 kasan_release_vmalloc_node(struct vmap_node *vn)
2240 {
2241         struct vmap_area *va;
2242         unsigned long start, end;
2243
2244         start = list_first_entry(&vn->purge_list, struct vmap_area, list)->va_start;
2245         end = list_last_entry(&vn->purge_list, struct vmap_area, list)->va_end;
2246
2247         list_for_each_entry(va, &vn->purge_list, list) {
2248                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *) va->va_start))
2249                         kasan_release_vmalloc(va->va_start, va->va_end,
2250                                 va->va_start, va->va_end,
2251                                 KASAN_VMALLOC_PAGE_RANGE);
2252         }
2253
2254         kasan_release_vmalloc(start, end, start, end, KASAN_VMALLOC_TLB_FLUSH);
2255 }
2256
2257 static void purge_vmap_node(struct work_struct *work)
2258 {
2259         struct vmap_node *vn = container_of(work,
2260                 struct vmap_node, purge_work);
2261         unsigned long nr_purged_pages = 0;
2262         struct vmap_area *va, *n_va;
2263         LIST_HEAD(local_list);
2264
2265         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_VMALLOC))
2266                 kasan_release_vmalloc_node(vn);
2267
2268         vn->nr_purged = 0;
2269
2270         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &vn->purge_list, list) {
2271                 unsigned long nr = va_size(va) >> PAGE_SHIFT;
2272                 unsigned int vn_id = decode_vn_id(va->flags);
2273
2274                 list_del_init(&va->list);
2275
2276                 nr_purged_pages += nr;
2277                 vn->nr_purged++;
2278
2279                 if (is_vn_id_valid(vn_id) && !vn->skip_populate)
2280                         if (node_pool_add_va(vn, va))
2281                                 continue;
2282
2283                 /* Go back to global. */
2284                 list_add(&va->list, &local_list);
2285         }
2286
2287         atomic_long_sub(nr_purged_pages, &vmap_lazy_nr);
2288
2289         reclaim_list_global(&local_list);
2290 }
2291
2292 /*
2293  * Purges all lazily-freed vmap areas.
2294  */
2295 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end,
2296                 bool full_pool_decay)
2297 {
2298         unsigned long nr_purged_areas = 0;
2299         unsigned int nr_purge_helpers;
2300         static cpumask_t purge_nodes;
2301         unsigned int nr_purge_nodes;
2302         struct vmap_node *vn;
2303         int i;
2304
2305         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
2306
2307         /*
2308          * Use cpumask to mark which node has to be processed.
2309          */
2310         purge_nodes = CPU_MASK_NONE;
2311
2312         for_each_vmap_node(vn) {
2313                 INIT_LIST_HEAD(&vn->purge_list);
2314                 vn->skip_populate = full_pool_decay;
2315                 decay_va_pool_node(vn, full_pool_decay);
2316
2317                 if (RB_EMPTY_ROOT(&vn->lazy.root))
2318                         continue;
2319
2320                 spin_lock(&vn->lazy.lock);
2321                 WRITE_ONCE(vn->lazy.root.rb_node, NULL);
2322                 list_replace_init(&vn->lazy.head, &vn->purge_list);
2323                 spin_unlock(&vn->lazy.lock);
2324
2325                 start = min(start, list_first_entry(&vn->purge_list,
2326                         struct vmap_area, list)->va_start);
2327
2328                 end = max(end, list_last_entry(&vn->purge_list,
2329                         struct vmap_area, list)->va_end);
2330
2331                 cpumask_set_cpu(node_to_id(vn), &purge_nodes);
2332         }
2333
2334         nr_purge_nodes = cpumask_weight(&purge_nodes);
2335         if (nr_purge_nodes > 0) {
2336                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2337
2338                 /* One extra worker is per a lazy_max_pages() full set minus one. */
2339                 nr_purge_helpers = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) / lazy_max_pages();
2340                 nr_purge_helpers = clamp(nr_purge_helpers, 1U, nr_purge_nodes) - 1;
2341
2342                 for_each_cpu(i, &purge_nodes) {
2343                         vn = &vmap_nodes[i];
2344
2345                         if (nr_purge_helpers > 0) {
2346                                 INIT_WORK(&vn->purge_work, purge_vmap_node);
2347
2348                                 if (cpumask_test_cpu(i, cpu_online_mask))
2349                                         schedule_work_on(i, &vn->purge_work);
2350                                 else
2351                                         schedule_work(&vn->purge_work);
2352
2353                                 nr_purge_helpers--;
2354                         } else {
2355                                 vn->purge_work.func = NULL;
2356                                 purge_vmap_node(&vn->purge_work);
2357                                 nr_purged_areas += vn->nr_purged;
2358                         }
2359                 }
2360
2361                 for_each_cpu(i, &purge_nodes) {
2362                         vn = &vmap_nodes[i];
2363
2364                         if (vn->purge_work.func) {
2365                                 flush_work(&vn->purge_work);
2366                                 nr_purged_areas += vn->nr_purged;
2367                         }
2368                 }
2369         }
2370
2371         trace_purge_vmap_area_lazy(start, end, nr_purged_areas);
2372         return nr_purged_areas > 0;
2373 }
2374
2375 /*
2376  * Reclaim vmap areas by purging fragmented blocks and purge_vmap_area_list.
2377  */
2378 static void reclaim_and_purge_vmap_areas(void)
2379
2380 {
2381         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2382         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2383         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0, true);
2384         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2385 }
2386
2387 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
2388 {
2389         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2390         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0, false);
2391         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2392 }
2393
2394 /*
2395  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped,
2396  * unlinked and flush_cache_vunmap had been called for the correct
2397  * range previously.
2398  */
2399 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
2400 {
2401         unsigned long nr_lazy_max = lazy_max_pages();
2402         unsigned long va_start = va->va_start;
2403         unsigned int vn_id = decode_vn_id(va->flags);
2404         struct vmap_node *vn;
2405         unsigned long nr_lazy;
2406
2407         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&va->list)))
2408                 return;
2409
2410         nr_lazy = atomic_long_add_return_relaxed(va_size(va) >> PAGE_SHIFT,
2411                                          &vmap_lazy_nr);
2412
2413         /*
2414          * If it was request by a certain node we would like to
2415          * return it to that node, i.e. its pool for later reuse.
2416          */
2417         vn = is_vn_id_valid(vn_id) ?
2418                 id_to_node(vn_id):addr_to_node(va->va_start);
2419
2420         spin_lock(&vn->lazy.lock);
2421         insert_vmap_area(va, &vn->lazy.root, &vn->lazy.head);
2422         spin_unlock(&vn->lazy.lock);
2423
2424         trace_free_vmap_area_noflush(va_start, nr_lazy, nr_lazy_max);
2425
2426         /* After this point, we may free va at any time */
2427         if (unlikely(nr_lazy > nr_lazy_max))
2428                 schedule_work(&drain_vmap_work);
2429 }
2430
2431 /*
2432  * Free and unmap a vmap area
2433  */
2434 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
2435 {
2436         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
2437         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
2438         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2439                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
2440
2441         free_vmap_area_noflush(va);
2442 }
2443
2444 struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
2445 {
2446         struct vmap_node *vn;
2447         struct vmap_area *va;
2448         int i, j;
2449
2450         if (unlikely(!vmap_initialized))
2451                 return NULL;
2452
2453         /*
2454          * An addr_to_node_id(addr) converts an address to a node index
2455          * where a VA is located. If VA spans several zones and passed
2456          * addr is not the same as va->va_start, what is not common, we
2457          * may need to scan extra nodes. See an example:
2458          *
2459          *      <----va---->
2460          * -|-----|-----|-----|-----|-
2461          *     1     2     0     1
2462          *
2463          * VA resides in node 1 whereas it spans 1, 2 an 0. If passed
2464          * addr is within 2 or 0 nodes we should do extra work.
2465          */
2466         i = j = addr_to_node_id(addr);
2467         do {
2468                 vn = &vmap_nodes[i];
2469
2470                 spin_lock(&vn->busy.lock);
2471                 va = __find_vmap_area(addr, &vn->busy.root);
2472                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
2473
2474                 if (va)
2475                         return va;
2476         } while ((i = (i + nr_vmap_nodes - 1) % nr_vmap_nodes) != j);
2477
2478         return NULL;
2479 }
2480
2481 static struct vmap_area *find_unlink_vmap_area(unsigned long addr)
2482 {
2483         struct vmap_node *vn;
2484         struct vmap_area *va;
2485         int i, j;
2486
2487         /*
2488          * Check the comment in the find_vmap_area() about the loop.
2489          */
2490         i = j = addr_to_node_id(addr);
2491         do {
2492                 vn = &vmap_nodes[i];
2493
2494                 spin_lock(&vn->busy.lock);
2495                 va = __find_vmap_area(addr, &vn->busy.root);
2496                 if (va)
2497                         unlink_va(va, &vn->busy.root);
2498                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
2499
2500                 if (va)
2501                         return va;
2502         } while ((i = (i + nr_vmap_nodes - 1) % nr_vmap_nodes) != j);
2503
2504         return NULL;
2505 }
2506
2507 /*** Per cpu kva allocator ***/
2508
2509 /*
2510  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
2511  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
2512  */
2513 /*
2514  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
2515  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
2516  * instead (we just need a rough idea)
2517  */
2518 #if BITS_PER_LONG == 32
2519 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
2520 #else
2521 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
2522 #endif
2523
2524 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
2525 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
2526 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
2527 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
2528 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
2529 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
2530 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
2531                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
2532                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
2533                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
2534
2535 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
2536
2537 /*
2538  * Purge threshold to prevent overeager purging of fragmented blocks for
2539  * regular operations: Purge if vb->free is less than 1/4 of the capacity.
2540  */
2541 #define VMAP_PURGE_THRESHOLD    (VMAP_BBMAP_BITS / 4)
2542
2543 #define VMAP_RAM                0x1 /* indicates vm_map_ram area*/
2544 #define VMAP_BLOCK              0x2 /* mark out the vmap_block sub-type*/
2545 #define VMAP_FLAGS_MASK         0x3
2546
2547 struct vmap_block_queue {
2548         spinlock_t lock;
2549         struct list_head free;
2550
2551         /*
2552          * An xarray requires an extra memory dynamically to
2553          * be allocated. If it is an issue, we can use rb-tree
2554          * instead.
2555          */
2556         struct xarray vmap_blocks;
2557 };
2558
2559 struct vmap_block {
2560         spinlock_t lock;
2561         struct vmap_area *va;
2562         unsigned long free, dirty;
2563         DECLARE_BITMAP(used_map, VMAP_BBMAP_BITS);
2564         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
2565         struct list_head free_list;
2566         struct rcu_head rcu_head;
2567         struct list_head purge;
2568         unsigned int cpu;
2569 };
2570
2571 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
2572 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
2573
2574 /*
2575  * In order to fast access to any "vmap_block" associated with a
2576  * specific address, we use a hash.
2577  *
2578  * A per-cpu vmap_block_queue is used in both ways, to serialize
2579  * an access to free block chains among CPUs(alloc path) and it
2580  * also acts as a vmap_block hash(alloc/free paths). It means we
2581  * overload it, since we already have the per-cpu array which is
2582  * used as a hash table. When used as a hash a 'cpu' passed to
2583  * per_cpu() is not actually a CPU but rather a hash index.
2584  *
2585  * A hash function is addr_to_vb_xa() which hashes any address
2586  * to a specific index(in a hash) it belongs to. This then uses a
2587  * per_cpu() macro to access an array with generated index.
2588  *
2589  * An example:
2590  *
2591  *  CPU_1  CPU_2  CPU_0
2592  *    |      |      |
2593  *    V      V      V
2594  * 0     10     20     30     40     50     60
2595  * |------|------|------|------|------|------|...<vmap address space>
2596  *   CPU0   CPU1   CPU2   CPU0   CPU1   CPU2
2597  *
2598  * - CPU_1 invokes vm_unmap_ram(6), 6 belongs to CPU0 zone, thus
2599  *   it access: CPU0/INDEX0 -> vmap_blocks -> xa_lock;
2600  *
2601  * - CPU_2 invokes vm_unmap_ram(11), 11 belongs to CPU1 zone, thus
2602  *   it access: CPU1/INDEX1 -> vmap_blocks -> xa_lock;
2603  *
2604  * - CPU_0 invokes vm_unmap_ram(20), 20 belongs to CPU2 zone, thus
2605  *   it access: CPU2/INDEX2 -> vmap_blocks -> xa_lock.
2606  *
2607  * This technique almost always avoids lock contention on insert/remove,
2608  * however xarray spinlocks protect against any contention that remains.
2609  */
2610 static struct xarray *
2611 addr_to_vb_xa(unsigned long addr)
2612 {
2613         int index = (addr / VMAP_BLOCK_SIZE) % nr_cpu_ids;
2614
2615         /*
2616          * Please note, nr_cpu_ids points on a highest set
2617          * possible bit, i.e. we never invoke cpumask_next()
2618          * if an index points on it which is nr_cpu_ids - 1.
2619          */
2620         if (!cpu_possible(index))
2621                 index = cpumask_next(index, cpu_possible_mask);
2622
2623         return &per_cpu(vmap_block_queue, index).vmap_blocks;
2624 }
2625
2626 /*
2627  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
2628  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
2629  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
2630  * big problem.
2631  */
2632
2633 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
2634 {
2635         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
2636         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
2637         return addr;
2638 }
2639
2640 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
2641 {
2642         unsigned long addr;
2643
2644         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
2645         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
2646         return (void *)addr;
2647 }
2648
2649 /**
2650  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
2651  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
2652  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
2653  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
2654  *
2655  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
2656  */
2657 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
2658 {
2659         struct vmap_block_queue *vbq;
2660         struct vmap_block *vb;
2661         struct vmap_area *va;
2662         struct xarray *xa;
2663         unsigned long vb_idx;
2664         int node, err;
2665         void *vaddr;
2666
2667         node = numa_node_id();
2668
2669         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
2670                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2671         if (unlikely(!vb))
2672                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2673
2674         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
2675                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2676                                         node, gfp_mask,
2677                                         VMAP_RAM|VMAP_BLOCK, NULL);
2678         if (IS_ERR(va)) {
2679                 kfree(vb);
2680                 return ERR_CAST(va);
2681         }
2682
2683         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
2684         spin_lock_init(&vb->lock);
2685         vb->va = va;
2686         /* At least something should be left free */
2687         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
2688         bitmap_zero(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS);
2689         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
2690         vb->dirty = 0;
2691         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
2692         vb->dirty_max = 0;
2693         bitmap_set(vb->used_map, 0, (1UL << order));
2694         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
2695         vb->cpu = raw_smp_processor_id();
2696
2697         xa = addr_to_vb_xa(va->va_start);
2698         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
2699         err = xa_insert(xa, vb_idx, vb, gfp_mask);
2700         if (err) {
2701                 kfree(vb);
2702                 free_vmap_area(va);
2703                 return ERR_PTR(err);
2704         }
2705         /*
2706          * list_add_tail_rcu could happened in another core
2707          * rather than vb->cpu due to task migration, which
2708          * is safe as list_add_tail_rcu will ensure the list's
2709          * integrity together with list_for_each_rcu from read
2710          * side.
2711          */
2712         vbq = per_cpu_ptr(&vmap_block_queue, vb->cpu);
2713         spin_lock(&vbq->lock);
2714         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
2715         spin_unlock(&vbq->lock);
2716
2717         return vaddr;
2718 }
2719
2720 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
2721 {
2722         struct vmap_node *vn;
2723         struct vmap_block *tmp;
2724         struct xarray *xa;
2725
2726         xa = addr_to_vb_xa(vb->va->va_start);
2727         tmp = xa_erase(xa, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
2728         BUG_ON(tmp != vb);
2729
2730         vn = addr_to_node(vb->va->va_start);
2731         spin_lock(&vn->busy.lock);
2732         unlink_va(vb->va, &vn->busy.root);
2733         spin_unlock(&vn->busy.lock);
2734
2735         free_vmap_area_noflush(vb->va);
2736         kfree_rcu(vb, rcu_head);
2737 }
2738
2739 static bool purge_fragmented_block(struct vmap_block *vb,
2740                 struct list_head *purge_list, bool force_purge)
2741 {
2742         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, vb->cpu);
2743
2744         if (vb->free + vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS ||
2745             vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS)
2746                 return false;
2747
2748         /* Don't overeagerly purge usable blocks unless requested */
2749         if (!(force_purge || vb->free < VMAP_PURGE_THRESHOLD))
2750                 return false;
2751
2752         /* prevent further allocs after releasing lock */
2753         WRITE_ONCE(vb->free, 0);
2754         /* prevent purging it again */
2755         WRITE_ONCE(vb->dirty, VMAP_BBMAP_BITS);
2756         vb->dirty_min = 0;
2757         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
2758         spin_lock(&vbq->lock);
2759         list_del_rcu(&vb->free_list);
2760         spin_unlock(&vbq->lock);
2761         list_add_tail(&vb->purge, purge_list);
2762         return true;
2763 }
2764
2765 static void free_purged_blocks(struct list_head *purge_list)
2766 {
2767         struct vmap_block *vb, *n_vb;
2768
2769         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, purge_list, purge) {
2770                 list_del(&vb->purge);
2771                 free_vmap_block(vb);
2772         }
2773 }
2774
2775 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
2776 {
2777         LIST_HEAD(purge);
2778         struct vmap_block *vb;
2779         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2780
2781         rcu_read_lock();
2782         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2783                 unsigned long free = READ_ONCE(vb->free);
2784                 unsigned long dirty = READ_ONCE(vb->dirty);
2785
2786                 if (free + dirty != VMAP_BBMAP_BITS ||
2787                     dirty == VMAP_BBMAP_BITS)
2788                         continue;
2789
2790                 spin_lock(&vb->lock);
2791                 purge_fragmented_block(vb, &purge, true);
2792                 spin_unlock(&vb->lock);
2793         }
2794         rcu_read_unlock();
2795         free_purged_blocks(&purge);
2796 }
2797
2798 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2799 {
2800         int cpu;
2801
2802         for_each_possible_cpu(cpu)
2803                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2804 }
2805
2806 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2807 {
2808         struct vmap_block_queue *vbq;
2809         struct vmap_block *vb;
2810         void *vaddr = NULL;
2811         unsigned int order;
2812
2813         BUG_ON(offset_in_page(size));
2814         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2815         if (WARN_ON(size == 0)) {
2816                 /*
2817                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2818                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2819                  * early.
2820                  */
2821                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2822         }
2823         order = get_order(size);
2824
2825         rcu_read_lock();
2826         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2827         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2828                 unsigned long pages_off;
2829
2830                 if (READ_ONCE(vb->free) < (1UL << order))
2831                         continue;
2832
2833                 spin_lock(&vb->lock);
2834                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2835                         spin_unlock(&vb->lock);
2836                         continue;
2837                 }
2838
2839                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2840                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2841                 WRITE_ONCE(vb->free, vb->free - (1UL << order));
2842                 bitmap_set(vb->used_map, pages_off, (1UL << order));
2843                 if (vb->free == 0) {
2844                         spin_lock(&vbq->lock);
2845                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2846                         spin_unlock(&vbq->lock);
2847                 }
2848
2849                 spin_unlock(&vb->lock);
2850                 break;
2851         }
2852
2853         rcu_read_unlock();
2854
2855         /* Allocate new block if nothing was found */
2856         if (!vaddr)
2857                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2858
2859         return vaddr;
2860 }
2861
2862 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2863 {
2864         unsigned long offset;
2865         unsigned int order;
2866         struct vmap_block *vb;
2867         struct xarray *xa;
2868
2869         BUG_ON(offset_in_page(size));
2870         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2871
2872         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2873
2874         order = get_order(size);
2875         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2876
2877         xa = addr_to_vb_xa(addr);
2878         vb = xa_load(xa, addr_to_vb_idx(addr));
2879
2880         spin_lock(&vb->lock);
2881         bitmap_clear(vb->used_map, offset, (1UL << order));
2882         spin_unlock(&vb->lock);
2883
2884         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2885
2886         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2887                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2888
2889         spin_lock(&vb->lock);
2890
2891         /* Expand the not yet TLB flushed dirty range */
2892         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2893         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2894
2895         WRITE_ONCE(vb->dirty, vb->dirty + (1UL << order));
2896         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2897                 BUG_ON(vb->free);
2898                 spin_unlock(&vb->lock);
2899                 free_vmap_block(vb);
2900         } else
2901                 spin_unlock(&vb->lock);
2902 }
2903
2904 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2905 {
2906         LIST_HEAD(purge_list);
2907         int cpu;
2908
2909         if (unlikely(!vmap_initialized))
2910                 return;
2911
2912         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2913
2914         for_each_possible_cpu(cpu) {
2915                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2916                 struct vmap_block *vb;
2917                 unsigned long idx;
2918
2919                 rcu_read_lock();
2920                 xa_for_each(&vbq->vmap_blocks, idx, vb) {
2921                         spin_lock(&vb->lock);
2922
2923                         /*
2924                          * Try to purge a fragmented block first. If it's
2925                          * not purgeable, check whether there is dirty
2926                          * space to be flushed.
2927                          */
2928                         if (!purge_fragmented_block(vb, &purge_list, false) &&
2929                             vb->dirty_max && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2930                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2931                                 unsigned long s, e;
2932
2933                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2934                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2935
2936                                 start = min(s, start);
2937                                 end   = max(e, end);
2938
2939                                 /* Prevent that this is flushed again */
2940                                 vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
2941                                 vb->dirty_max = 0;
2942
2943                                 flush = 1;
2944                         }
2945                         spin_unlock(&vb->lock);
2946                 }
2947                 rcu_read_unlock();
2948         }
2949         free_purged_blocks(&purge_list);
2950
2951         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end, false) && flush)
2952                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2953         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2954 }
2955
2956 /**
2957  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2958  *
2959  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2960  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2961  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2962  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2963  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2964  *
2965  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2966  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2967  * from the vmap layer.
2968  */
2969 void vm_unmap_aliases(void)
2970 {
2971         _vm_unmap_aliases(ULONG_MAX, 0, 0);
2972 }
2973 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2974
2975 /**
2976  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2977  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2978  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2979  */
2980 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2981 {
2982         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2983         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2984         struct vmap_area *va;
2985
2986         might_sleep();
2987         BUG_ON(!addr);
2988         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2989         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2990         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2991
2992         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2993
2994         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2995                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2996                 vb_free(addr, size);
2997                 return;
2998         }
2999
3000         va = find_unlink_vmap_area(addr);
3001         if (WARN_ON_ONCE(!va))
3002                 return;
3003
3004         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start, va_size(va));
3005         free_unmap_vmap_area(va);
3006 }
3007 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
3008
3009 /**
3010  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
3011  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
3012  * @count: number of pages
3013  * @node: prefer to allocate data structures on this node
3014  *
3015  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
3016  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
3017  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
3018  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
3019  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
3020  *
3021  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
3022  */
3023 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
3024 {
3025         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
3026         unsigned long addr;
3027         void *mem;
3028
3029         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
3030                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
3031                 if (IS_ERR(mem))
3032                         return NULL;
3033                 addr = (unsigned long)mem;
3034         } else {
3035                 struct vmap_area *va;
3036                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
3037                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3038                                 node, GFP_KERNEL, VMAP_RAM,
3039                                 NULL);
3040                 if (IS_ERR(va))
3041                         return NULL;
3042
3043                 addr = va->va_start;
3044                 mem = (void *)addr;
3045         }
3046
3047         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
3048                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
3049                 vm_unmap_ram(mem, count);
3050                 return NULL;
3051         }
3052
3053         /*
3054          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3055          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3056          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3057          */
3058         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3059
3060         return mem;
3061 }
3062 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
3063
3064 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
3065
3066 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
3067 {
3068 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
3069         return vm->page_order;
3070 #else
3071         return 0;
3072 #endif
3073 }
3074
3075 unsigned int get_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
3076 {
3077         return vm_area_page_order(vm);
3078 }
3079
3080 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
3081 {
3082 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
3083         vm->page_order = order;
3084 #else
3085         BUG_ON(order != 0);
3086 #endif
3087 }
3088
3089 /**
3090  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
3091  * @vm: vm_struct to add
3092  *
3093  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
3094  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
3095  * should contain proper values and the other fields should be zero.
3096  *
3097  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
3098  */
3099 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
3100 {
3101         struct vm_struct *tmp, **p;
3102
3103         BUG_ON(vmap_initialized);
3104         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
3105                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
3106                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
3107                         break;
3108                 } else
3109                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
3110         }
3111         vm->next = *p;
3112         *p = vm;
3113 }
3114
3115 /**
3116  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
3117  * @vm: vm_struct to register
3118  * @align: requested alignment
3119  *
3120  * This function is used to register kernel vm area before
3121  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
3122  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
3123  * vm->addr contains the allocated address.
3124  *
3125  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
3126  */
3127 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
3128 {
3129         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3130         struct vm_struct *cur, **p;
3131
3132         BUG_ON(vmap_initialized);
3133
3134         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
3135                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
3136                         break;
3137                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
3138         }
3139
3140         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
3141         vm->addr = (void *)addr;
3142         vm->next = *p;
3143         *p = vm;
3144         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
3145 }
3146
3147 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
3148 {
3149         /*
3150          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
3151          * we should make sure that vm has proper values.
3152          * Pair with smp_rmb() in vread_iter() and vmalloc_info_show().
3153          */
3154         smp_wmb();
3155         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
3156 }
3157
3158 struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
3159                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
3160                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
3161                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
3162 {
3163         struct vmap_area *va;
3164         struct vm_struct *area;
3165         unsigned long requested_size = size;
3166
3167         BUG_ON(in_interrupt());
3168         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
3169         if (unlikely(!size))
3170                 return NULL;
3171
3172         if (flags & VM_IOREMAP)
3173                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
3174                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
3175
3176         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
3177         if (unlikely(!area))
3178                 return NULL;
3179
3180         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
3181                 size += PAGE_SIZE;
3182
3183         area->flags = flags;
3184         area->caller = caller;
3185         area->requested_size = requested_size;
3186
3187         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask, 0, area);
3188         if (IS_ERR(va)) {
3189                 kfree(area);
3190                 return NULL;
3191         }
3192
3193         /*
3194          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
3195          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3196          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
3197          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
3198          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3199          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3200          */
3201         if (!(flags & VM_ALLOC))
3202                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
3203                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3204
3205         return area;
3206 }
3207
3208 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
3209                                        unsigned long start, unsigned long end,
3210                                        const void *caller)
3211 {
3212         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
3213                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
3214 }
3215
3216 /**
3217  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
3218  * @size:        size of the area
3219  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
3220  *
3221  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
3222  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
3223  * on success or %NULL on failure.
3224  *
3225  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
3226  */
3227 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
3228 {
3229         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
3230                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3231                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
3232                                   __builtin_return_address(0));
3233 }
3234
3235 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
3236                                 const void *caller)
3237 {
3238         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
3239                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3240                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
3241 }
3242
3243 /**
3244  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
3245  * @addr:         base address
3246  *
3247  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
3248  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
3249  * pointer valid.
3250  *
3251  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
3252  */
3253 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
3254 {
3255         struct vmap_area *va;
3256
3257         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
3258         if (!va)
3259                 return NULL;
3260
3261         return va->vm;
3262 }
3263
3264 /**
3265  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
3266  * @addr:           base address
3267  *
3268  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
3269  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
3270  * on SMP machines, except for its size or flags.
3271  *
3272  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
3273  */
3274 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
3275 {
3276         struct vmap_area *va;
3277         struct vm_struct *vm;
3278
3279         might_sleep();
3280
3281         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
3282                         addr))
3283                 return NULL;
3284
3285         va = find_unlink_vmap_area((unsigned long)addr);
3286         if (!va || !va->vm)
3287                 return NULL;
3288         vm = va->vm;
3289
3290         debug_check_no_locks_freed(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
3291         debug_check_no_obj_freed(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
3292         kasan_free_module_shadow(vm);
3293         kasan_poison_vmalloc(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
3294
3295         free_unmap_vmap_area(va);
3296         return vm;
3297 }
3298
3299 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
3300                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
3301 {
3302         int i;
3303
3304         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
3305         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3306                 if (page_address(area->pages[i]))
3307                         set_direct_map(area->pages[i]);
3308 }
3309
3310 /*
3311  * Flush the vm mapping and reset the direct map.
3312  */
3313 static void vm_reset_perms(struct vm_struct *area)
3314 {
3315         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
3316         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
3317         int flush_dmap = 0;
3318         int i;
3319
3320         /*
3321          * Find the start and end range of the direct mappings to make sure that
3322          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
3323          */
3324         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
3325                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
3326
3327                 if (addr) {
3328                         unsigned long page_size;
3329
3330                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
3331                         start = min(addr, start);
3332                         end = max(addr + page_size, end);
3333                         flush_dmap = 1;
3334                 }
3335         }
3336
3337         /*
3338          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
3339          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
3340          * reset the direct map permissions to the default.
3341          */
3342         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
3343         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
3344         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
3345 }
3346
3347 static void delayed_vfree_work(struct work_struct *w)
3348 {
3349         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
3350         struct llist_node *t, *llnode;
3351
3352         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
3353                 vfree(llnode);
3354 }
3355
3356 /**
3357  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
3358  * @addr:         memory base address
3359  *
3360  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
3361  * except NMIs.
3362  */
3363 void vfree_atomic(const void *addr)
3364 {
3365         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
3366
3367         BUG_ON(in_nmi());
3368         kmemleak_free(addr);
3369
3370         /*
3371          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
3372          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
3373          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
3374          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
3375          */
3376         if (addr && llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
3377                 schedule_work(&p->wq);
3378 }
3379
3380 /**
3381  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
3382  * @addr:  Memory base address
3383  *
3384  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
3385  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
3386  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
3387  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
3388  *
3389  * If @addr is NULL, no operation is performed.
3390  *
3391  * Context:
3392  * May sleep if called *not* from interrupt context.
3393  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
3394  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
3395  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
3396  */
3397 void vfree(const void *addr)
3398 {
3399         struct vm_struct *vm;
3400         int i;
3401
3402         if (unlikely(in_interrupt())) {
3403                 vfree_atomic(addr);
3404                 return;
3405         }
3406
3407         BUG_ON(in_nmi());
3408         kmemleak_free(addr);
3409         might_sleep();
3410
3411         if (!addr)
3412                 return;
3413
3414         vm = remove_vm_area(addr);
3415         if (unlikely(!vm)) {
3416                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
3417                                 addr);
3418                 return;
3419         }
3420
3421         if (unlikely(vm->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
3422                 vm_reset_perms(vm);
3423         /* All pages of vm should be charged to same memcg, so use first one. */
3424         if (vm->nr_pages && !(vm->flags & VM_MAP_PUT_PAGES))
3425                 mod_memcg_page_state(vm->pages[0], MEMCG_VMALLOC, -vm->nr_pages);
3426         for (i = 0; i < vm->nr_pages; i++) {
3427                 struct page *page = vm->pages[i];
3428
3429                 BUG_ON(!page);
3430                 /*
3431                  * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
3432                  * can be freed as an array of order-0 allocations
3433                  */
3434                 __free_page(page);
3435                 cond_resched();
3436         }
3437         if (!(vm->flags & VM_MAP_PUT_PAGES))
3438                 atomic_long_sub(vm->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3439         kvfree(vm->pages);
3440         kfree(vm);
3441 }
3442 EXPORT_SYMBOL(vfree);
3443
3444 /**
3445  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
3446  * @addr:   memory base address
3447  *
3448  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
3449  * which was created from the page array passed to vmap().
3450  *
3451  * Must not be called in interrupt context.
3452  */
3453 void vunmap(const void *addr)
3454 {
3455         struct vm_struct *vm;
3456
3457         BUG_ON(in_interrupt());
3458         might_sleep();
3459
3460         if (!addr)
3461                 return;
3462         vm = remove_vm_area(addr);
3463         if (unlikely(!vm)) {
3464                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vunmap() nonexistent vm area (%p)\n",
3465                                 addr);
3466                 return;
3467         }
3468         kfree(vm);
3469 }
3470 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
3471
3472 /**
3473  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
3474  * @pages: array of page pointers
3475  * @count: number of pages to map
3476  * @flags: vm_area->flags
3477  * @prot: page protection for the mapping
3478  *
3479  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
3480  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
3481  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
3482  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
3483  * vfree() is called on the return value.
3484  *
3485  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3486  */
3487 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
3488            unsigned long flags, pgprot_t prot)
3489 {
3490         struct vm_struct *area;
3491         unsigned long addr;
3492         unsigned long size;             /* In bytes */
3493
3494         might_sleep();
3495
3496         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
3497                 return NULL;
3498
3499         /*
3500          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
3501          * guard compromises someone else's mappings too.
3502          */
3503         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
3504                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
3505
3506         if (count > totalram_pages())
3507                 return NULL;
3508
3509         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
3510         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
3511         if (!area)
3512                 return NULL;
3513
3514         addr = (unsigned long)area->addr;
3515         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
3516                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
3517                 vunmap(area->addr);
3518                 return NULL;
3519         }
3520
3521         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
3522                 area->pages = pages;
3523                 area->nr_pages = count;
3524         }
3525         return area->addr;
3526 }
3527 EXPORT_SYMBOL(vmap);
3528
3529 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
3530 struct vmap_pfn_data {
3531         unsigned long   *pfns;
3532         pgprot_t        prot;
3533         unsigned int    idx;
3534 };
3535
3536 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
3537 {
3538         struct vmap_pfn_data *data = private;
3539         unsigned long pfn = data->pfns[data->idx];
3540         pte_t ptent;
3541
3542         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(pfn)))
3543                 return -EINVAL;
3544
3545         ptent = pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, data->prot));
3546         set_pte_at(&init_mm, addr, pte, ptent);
3547
3548         data->idx++;
3549         return 0;
3550 }
3551
3552 /**
3553  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
3554  * @pfns: array of PFNs
3555  * @count: number of pages to map
3556  * @prot: page protection for the mapping
3557  *
3558  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
3559  * the start address of the mapping.
3560  */
3561 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
3562 {
3563         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
3564         struct vm_struct *area;
3565
3566         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
3567                         __builtin_return_address(0));
3568         if (!area)
3569                 return NULL;
3570         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3571                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
3572                 free_vm_area(area);
3573                 return NULL;
3574         }
3575
3576         flush_cache_vmap((unsigned long)area->addr,
3577                          (unsigned long)area->addr + count * PAGE_SIZE);
3578
3579         return area->addr;
3580 }
3581 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
3582 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
3583
3584 static inline unsigned int
3585 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
3586                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
3587 {
3588         unsigned int nr_allocated = 0;
3589         struct page *page;
3590         int i;
3591
3592         /*
3593          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
3594          * the page array is partly or not at all populated due
3595          * to fails, fallback to a single page allocator that is
3596          * more permissive.
3597          */
3598         if (!order) {
3599                 while (nr_allocated < nr_pages) {
3600                         unsigned int nr, nr_pages_request;
3601
3602                         /*
3603                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
3604                          * pages per call. That is done in order to prevent a
3605                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
3606                          * so the range is [1:100].
3607                          */
3608                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
3609
3610                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
3611                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
3612                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
3613                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
3614                          */
3615                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
3616                                 nr = alloc_pages_bulk_mempolicy_noprof(gfp,
3617                                                         nr_pages_request,
3618                                                         pages + nr_allocated);
3619                         else
3620                                 nr = alloc_pages_bulk_node_noprof(gfp, nid,
3621                                                         nr_pages_request,
3622                                                         pages + nr_allocated);
3623
3624                         nr_allocated += nr;
3625                         cond_resched();
3626
3627                         /*
3628                          * If zero or pages were obtained partly,
3629                          * fallback to a single page allocator.
3630                          */
3631                         if (nr != nr_pages_request)
3632                                 break;
3633                 }
3634         }
3635
3636         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
3637         while (nr_allocated < nr_pages) {
3638                 if (!(gfp & __GFP_NOFAIL) && fatal_signal_pending(current))
3639                         break;
3640
3641                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
3642                         page = alloc_pages_noprof(gfp, order);
3643                 else
3644                         page = alloc_pages_node_noprof(nid, gfp, order);
3645
3646                 if (unlikely(!page))
3647                         break;
3648
3649                 /*
3650                  * High-order allocations must be able to be treated as
3651                  * independent small pages by callers (as they can with
3652                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
3653                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
3654                  * page->lru, etc.
3655                  */
3656                 if (order)
3657                         split_page(page, order);
3658
3659                 /*
3660                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
3661                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
3662                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
3663                  */
3664                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
3665                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
3666
3667                 cond_resched();
3668                 nr_allocated += 1U << order;
3669         }
3670
3671         return nr_allocated;
3672 }
3673
3674 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
3675                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
3676                                  int node)
3677 {
3678         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
3679         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3680         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
3681         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
3682         unsigned long array_size;
3683         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3684         unsigned int page_order;
3685         unsigned int flags;
3686         int ret;
3687
3688         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
3689
3690         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
3691                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3692
3693         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
3694         if (array_size > PAGE_SIZE) {
3695                 area->pages = __vmalloc_node_noprof(array_size, 1, nested_gfp, node,
3696                                         area->caller);
3697         } else {
3698                 area->pages = kmalloc_node_noprof(array_size, nested_gfp, node);
3699         }
3700
3701         if (!area->pages) {
3702                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3703                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3704                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3705                 free_vm_area(area);
3706                 return NULL;
3707         }
3708
3709         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3710         page_order = vm_area_page_order(area);
3711
3712         /*
3713          * High-order nofail allocations are really expensive and
3714          * potentially dangerous (pre-mature OOM, disruptive reclaim
3715          * and compaction etc.
3716          *
3717          * Please note, the __vmalloc_node_range_noprof() falls-back
3718          * to order-0 pages if high-order attempt is unsuccessful.
3719          */
3720         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages((page_order ?
3721                 gfp_mask & ~__GFP_NOFAIL : gfp_mask) | __GFP_NOWARN,
3722                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3723
3724         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3725         /* All pages of vm should be charged to same memcg, so use first one. */
3726         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT && area->nr_pages)
3727                 mod_memcg_page_state(area->pages[0], MEMCG_VMALLOC,
3728                                      area->nr_pages);
3729
3730         /*
3731          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3732          * allocation request, free them via vfree() if any.
3733          */
3734         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3735                 /*
3736                  * vm_area_alloc_pages() can fail due to insufficient memory but
3737                  * also:-
3738                  *
3739                  * - a pending fatal signal
3740                  * - insufficient huge page-order pages
3741                  *
3742                  * Since we always retry allocations at order-0 in the huge page
3743                  * case a warning for either is spurious.
3744                  */
3745                 if (!fatal_signal_pending(current) && page_order == 0)
3746                         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3747                                 "vmalloc error: size %lu, failed to allocate pages",
3748                                 area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3749                 goto fail;
3750         }
3751
3752         /*
3753          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3754          * by the scope API
3755          */
3756         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3757                 flags = memalloc_nofs_save();
3758         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3759                 flags = memalloc_noio_save();
3760
3761         do {
3762                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3763                         page_shift);
3764                 if (nofail && (ret < 0))
3765                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3766         } while (nofail && (ret < 0));
3767
3768         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3769                 memalloc_nofs_restore(flags);
3770         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3771                 memalloc_noio_restore(flags);
3772
3773         if (ret < 0) {
3774                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3775                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3776                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3777                 goto fail;
3778         }
3779
3780         return area->addr;
3781
3782 fail:
3783         vfree(area->addr);
3784         return NULL;
3785 }
3786
3787 /**
3788  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3789  * @size:                 allocation size
3790  * @align:                desired alignment
3791  * @start:                vm area range start
3792  * @end:                  vm area range end
3793  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3794  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3795  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3796  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3797  * @caller:               caller's return address
3798  *
3799  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3800  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3801  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3802  * supported.
3803  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3804  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3805  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3806  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3807  *
3808  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3809  *
3810  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3811  * protection of @prot.
3812  *
3813  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3814  */
3815 void *__vmalloc_node_range_noprof(unsigned long size, unsigned long align,
3816                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3817                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3818                         const void *caller)
3819 {
3820         struct vm_struct *area;
3821         void *ret;
3822         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3823         unsigned long original_align = align;
3824         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3825
3826         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3827                 return NULL;
3828
3829         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3830                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3831                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3832                         size);
3833                 return NULL;
3834         }
3835
3836         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3837                 /*
3838                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3839                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3840                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3841                  * supporting them.
3842                  */
3843
3844                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size >= PMD_SIZE)
3845                         shift = PMD_SHIFT;
3846                 else
3847                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size);
3848
3849                 align = max(original_align, 1UL << shift);
3850         }
3851
3852 again:
3853         area = __get_vm_area_node(size, align, shift, VM_ALLOC |
3854                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3855                                   gfp_mask, caller);
3856         if (!area) {
3857                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3858                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3859                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3860                         size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3861                 if (nofail) {
3862                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3863                         goto again;
3864                 }
3865                 goto fail;
3866         }
3867
3868         /*
3869          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3870          * kasan_unpoison_vmalloc().
3871          */
3872         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3873                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3874                         /*
3875                          * Modify protection bits to allow tagging.
3876                          * This must be done before mapping.
3877                          */
3878                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3879
3880                         /*
3881                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3882                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3883                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3884                          */
3885                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN | __GFP_SKIP_ZERO;
3886                 }
3887
3888                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3889                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3890         }
3891
3892         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3893         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3894         if (!ret)
3895                 goto fail;
3896
3897         /*
3898          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3899          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3900          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3901          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3902          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3903          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3904          */
3905         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3906         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3907             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3908                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3909         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3910         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, size, kasan_flags);
3911
3912         /*
3913          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3914          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3915          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3916          */
3917         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3918
3919         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3920                 kmemleak_vmalloc(area, PAGE_ALIGN(size), gfp_mask);
3921
3922         return area->addr;
3923
3924 fail:
3925         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3926                 shift = PAGE_SHIFT;
3927                 align = original_align;
3928                 goto again;
3929         }
3930
3931         return NULL;
3932 }
3933
3934 /**
3935  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3936  * @size:           allocation size
3937  * @align:          desired alignment
3938  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3939  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3940  * @caller:         caller's return address
3941  *
3942  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3943  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3944  *
3945  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3946  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3947  *
3948  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3949  * with mm people.
3950  *
3951  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3952  */
3953 void *__vmalloc_node_noprof(unsigned long size, unsigned long align,
3954                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3955 {
3956         return __vmalloc_node_range_noprof(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3957                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3958 }
3959 /*
3960  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3961  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3962  * than that.
3963  */
3964 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3965 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node_noprof);
3966 #endif
3967
3968 void *__vmalloc_noprof(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3969 {
3970         return __vmalloc_node_noprof(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3971                                 __builtin_return_address(0));
3972 }
3973 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc_noprof);
3974
3975 /**
3976  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3977  * @size:    allocation size
3978  *
3979  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3980  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3981  *
3982  * For tight control over page level allocator and protection flags
3983  * use __vmalloc() instead.
3984  *
3985  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3986  */
3987 void *vmalloc_noprof(unsigned long size)
3988 {
3989         return __vmalloc_node_noprof(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3990                                 __builtin_return_address(0));
3991 }
3992 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_noprof);
3993
3994 /**
3995  * vmalloc_huge_node - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3996  * @size:      allocation size
3997  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3998  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3999  *
4000  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
4001  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
4002  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
4003  * huge pages for the memory
4004  *
4005  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4006  */
4007 void *vmalloc_huge_node_noprof(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, int node)
4008 {
4009         return __vmalloc_node_range_noprof(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
4010                                            gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
4011                                            node, __builtin_return_address(0));
4012 }
4013 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge_node_noprof);
4014
4015 /**
4016  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
4017  * @size:    allocation size
4018  *
4019  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
4020  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
4021  * The memory allocated is set to zero.
4022  *
4023  * For tight control over page level allocator and protection flags
4024  * use __vmalloc() instead.
4025  *
4026  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4027  */
4028 void *vzalloc_noprof(unsigned long size)
4029 {
4030         return __vmalloc_node_noprof(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
4031                                 __builtin_return_address(0));
4032 }
4033 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_noprof);
4034
4035 /**
4036  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
4037  * @size: allocation size
4038  *
4039  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
4040  * without leaking data.
4041  *
4042  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4043  */
4044 void *vmalloc_user_noprof(unsigned long size)
4045 {
4046         return __vmalloc_node_range_noprof(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
4047                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
4048                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
4049                                     __builtin_return_address(0));
4050 }
4051 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user_noprof);
4052
4053 /**
4054  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
4055  * @size:         allocation size
4056  * @node:         numa node
4057  *
4058  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
4059  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
4060  *
4061  * For tight control over page level allocator and protection flags
4062  * use __vmalloc() instead.
4063  *
4064  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4065  */
4066 void *vmalloc_node_noprof(unsigned long size, int node)
4067 {
4068         return __vmalloc_node_noprof(size, 1, GFP_KERNEL, node,
4069                         __builtin_return_address(0));
4070 }
4071 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node_noprof);
4072
4073 /**
4074  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
4075  * @size:       allocation size
4076  * @node:       numa node
4077  *
4078  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
4079  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
4080  * The memory allocated is set to zero.
4081  *
4082  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4083  */
4084 void *vzalloc_node_noprof(unsigned long size, int node)
4085 {
4086         return __vmalloc_node_noprof(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
4087                                 __builtin_return_address(0));
4088 }
4089 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node_noprof);
4090
4091 /**
4092  * vrealloc - reallocate virtually contiguous memory; contents remain unchanged
4093  * @p: object to reallocate memory for
4094  * @size: the size to reallocate
4095  * @flags: the flags for the page level allocator
4096  *
4097  * If @p is %NULL, vrealloc() behaves exactly like vmalloc(). If @size is 0 and
4098  * @p is not a %NULL pointer, the object pointed to is freed.
4099  *
4100  * If __GFP_ZERO logic is requested, callers must ensure that, starting with the
4101  * initial memory allocation, every subsequent call to this API for the same
4102  * memory allocation is flagged with __GFP_ZERO. Otherwise, it is possible that
4103  * __GFP_ZERO is not fully honored by this API.
4104  *
4105  * In any case, the contents of the object pointed to are preserved up to the
4106  * lesser of the new and old sizes.
4107  *
4108  * This function must not be called concurrently with itself or vfree() for the
4109  * same memory allocation.
4110  *
4111  * Return: pointer to the allocated memory; %NULL if @size is zero or in case of
4112  *         failure
4113  */
4114 void *vrealloc_noprof(const void *p, size_t size, gfp_t flags)
4115 {
4116         struct vm_struct *vm = NULL;
4117         size_t alloced_size = 0;
4118         size_t old_size = 0;
4119         void *n;
4120
4121         if (!size) {
4122                 vfree(p);
4123                 return NULL;
4124         }
4125
4126         if (p) {
4127                 vm = find_vm_area(p);
4128                 if (unlikely(!vm)) {
4129                         WARN(1, "Trying to vrealloc() nonexistent vm area (%p)\n", p);
4130                         return NULL;
4131                 }
4132
4133                 alloced_size = get_vm_area_size(vm);
4134                 old_size = vm->requested_size;
4135                 if (WARN(alloced_size < old_size,
4136                          "vrealloc() has mismatched area vs requested sizes (%p)\n", p))
4137                         return NULL;
4138         }
4139
4140         /*
4141          * TODO: Shrink the vm_area, i.e. unmap and free unused pages. What
4142          * would be a good heuristic for when to shrink the vm_area?
4143          */
4144         if (size <= old_size) {
4145                 /* Zero out "freed" memory, potentially for future realloc. */
4146                 if (want_init_on_free() || want_init_on_alloc(flags))
4147                         memset((void *)p + size, 0, old_size - size);
4148                 vm->requested_size = size;
4149                 kasan_poison_vmalloc(p + size, old_size - size);
4150                 return (void *)p;
4151         }
4152
4153         /*
4154          * We already have the bytes available in the allocation; use them.
4155          */
4156         if (size <= alloced_size) {
4157                 kasan_unpoison_vmalloc(p + old_size, size - old_size,
4158                                        KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
4159                 /*
4160                  * No need to zero memory here, as unused memory will have
4161                  * already been zeroed at initial allocation time or during
4162                  * realloc shrink time.
4163                  */
4164                 vm->requested_size = size;
4165                 return (void *)p;
4166         }
4167
4168         /* TODO: Grow the vm_area, i.e. allocate and map additional pages. */
4169         n = __vmalloc_noprof(size, flags);
4170         if (!n)
4171                 return NULL;
4172
4173         if (p) {
4174                 memcpy(n, p, old_size);
4175                 vfree(p);
4176         }
4177
4178         return n;
4179 }
4180
4181 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
4182 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
4183 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
4184 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
4185 #else
4186 /*
4187  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
4188  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
4189  */
4190 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
4191 #endif
4192
4193 /**
4194  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
4195  * @size:       allocation size
4196  *
4197  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
4198  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
4199  *
4200  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4201  */
4202 void *vmalloc_32_noprof(unsigned long size)
4203 {
4204         return __vmalloc_node_noprof(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
4205                         __builtin_return_address(0));
4206 }
4207 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_noprof);
4208
4209 /**
4210  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
4211  * @size:            allocation size
4212  *
4213  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
4214  * mapped to userspace without leaking data.
4215  *
4216  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
4217  */
4218 void *vmalloc_32_user_noprof(unsigned long size)
4219 {
4220         return __vmalloc_node_range_noprof(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
4221                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
4222                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
4223                                     __builtin_return_address(0));
4224 }
4225 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user_noprof);
4226
4227 /*
4228  * Atomically zero bytes in the iterator.
4229  *
4230  * Returns the number of zeroed bytes.
4231  */
4232 static size_t zero_iter(struct iov_iter *iter, size_t count)
4233 {
4234         size_t remains = count;
4235
4236         while (remains > 0) {
4237                 size_t num, copied;
4238
4239                 num = min_t(size_t, remains, PAGE_SIZE);
4240                 copied = copy_page_to_iter_nofault(ZERO_PAGE(0), 0, num, iter);
4241                 remains -= copied;
4242
4243                 if (copied < num)
4244                         break;
4245         }
4246
4247         return count - remains;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * small helper routine, copy contents to iter from addr.
4252  * If the page is not present, fill zero.
4253  *
4254  * Returns the number of copied bytes.
4255  */
4256 static size_t aligned_vread_iter(struct iov_iter *iter,
4257                                  const char *addr, size_t count)
4258 {
4259         size_t remains = count;
4260         struct page *page;
4261
4262         while (remains > 0) {
4263                 unsigned long offset, length;
4264                 size_t copied = 0;
4265
4266                 offset = offset_in_page(addr);
4267                 length = PAGE_SIZE - offset;
4268                 if (length > remains)
4269                         length = remains;
4270                 page = vmalloc_to_page(addr);
4271                 /*
4272                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need lock. But
4273                  * adding lock here means that we need to add overhead of
4274                  * vmalloc()/vfree() calls for this _debug_ interface, rarely
4275                  * used. Instead of that, we'll use an local mapping via
4276                  * copy_page_to_iter_nofault() and accept a small overhead in
4277                  * this access function.
4278                  */
4279                 if (page)
4280                         copied = copy_page_to_iter_nofault(page, offset,
4281                                                            length, iter);
4282                 else
4283                         copied = zero_iter(iter, length);
4284
4285                 addr += copied;
4286                 remains -= copied;
4287
4288                 if (copied != length)
4289                         break;
4290         }
4291
4292         return count - remains;
4293 }
4294
4295 /*
4296  * Read from a vm_map_ram region of memory.
4297  *
4298  * Returns the number of copied bytes.
4299  */
4300 static size_t vmap_ram_vread_iter(struct iov_iter *iter, const char *addr,
4301                                   size_t count, unsigned long flags)
4302 {
4303         char *start;
4304         struct vmap_block *vb;
4305         struct xarray *xa;
4306         unsigned long offset;
4307         unsigned int rs, re;
4308         size_t remains, n;
4309
4310         /*
4311          * If it's area created by vm_map_ram() interface directly, but
4312          * not further subdividing and delegating management to vmap_block,
4313          * handle it here.
4314          */
4315         if (!(flags & VMAP_BLOCK))
4316                 return aligned_vread_iter(iter, addr, count);
4317
4318         remains = count;
4319
4320         /*
4321          * Area is split into regions and tracked with vmap_block, read out
4322          * each region and zero fill the hole between regions.
4323          */
4324         xa = addr_to_vb_xa((unsigned long) addr);
4325         vb = xa_load(xa, addr_to_vb_idx((unsigned long)addr));
4326         if (!vb)
4327                 goto finished_zero;
4328
4329         spin_lock(&vb->lock);
4330         if (bitmap_empty(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS)) {
4331                 spin_unlock(&vb->lock);
4332                 goto finished_zero;
4333         }
4334
4335         for_each_set_bitrange(rs, re, vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS) {
4336                 size_t copied;
4337
4338                 if (remains == 0)
4339                         goto finished;
4340
4341                 start = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, rs);
4342
4343                 if (addr < start) {
4344                         size_t to_zero = min_t(size_t, start - addr, remains);
4345                         size_t zeroed = zero_iter(iter, to_zero);
4346
4347                         addr += zeroed;
4348                         remains -= zeroed;
4349
4350                         if (remains == 0 || zeroed != to_zero)
4351                                 goto finished;
4352                 }
4353
4354                 /*it could start reading from the middle of used region*/
4355                 offset = offset_in_page(addr);
4356                 n = ((re - rs + 1) << PAGE_SHIFT) - offset;
4357                 if (n > remains)
4358                         n = remains;
4359
4360                 copied = aligned_vread_iter(iter, start + offset, n);
4361
4362                 addr += copied;
4363                 remains -= copied;
4364
4365                 if (copied != n)
4366                         goto finished;
4367         }
4368
4369         spin_unlock(&vb->lock);
4370
4371 finished_zero:
4372         /* zero-fill the left dirty or free regions */
4373         return count - remains + zero_iter(iter, remains);
4374 finished:
4375         /* We couldn't copy/zero everything */
4376         spin_unlock(&vb->lock);
4377         return count - remains;
4378 }
4379
4380 /**
4381  * vread_iter() - read vmalloc area in a safe way to an iterator.
4382  * @iter:         the iterator to which data should be written.
4383  * @addr:         vm address.
4384  * @count:        number of bytes to be read.
4385  *
4386  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
4387  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
4388  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
4389  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
4390  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
4391  *
4392  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
4393  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
4394  *
4395  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
4396  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
4397  * This is for routines which have to access vmalloc area without
4398  * any information, as /proc/kcore.
4399  *
4400  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
4401  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
4402  * include any intersection with valid vmalloc area
4403  */
4404 long vread_iter(struct iov_iter *iter, const char *addr, size_t count)
4405 {
4406         struct vmap_node *vn;
4407         struct vmap_area *va;
4408         struct vm_struct *vm;
4409         char *vaddr;
4410         size_t n, size, flags, remains;
4411         unsigned long next;
4412
4413         addr = kasan_reset_tag(addr);
4414
4415         /* Don't allow overflow */
4416         if ((unsigned long) addr + count < count)
4417                 count = -(unsigned long) addr;
4418
4419         remains = count;
4420
4421         vn = find_vmap_area_exceed_addr_lock((unsigned long) addr, &va);
4422         if (!vn)
4423                 goto finished_zero;
4424
4425         /* no intersects with alive vmap_area */
4426         if ((unsigned long)addr + remains <= va->va_start)
4427                 goto finished_zero;
4428
4429         do {
4430                 size_t copied;
4431
4432                 if (remains == 0)
4433                         goto finished;
4434
4435                 vm = va->vm;
4436                 flags = va->flags & VMAP_FLAGS_MASK;
4437                 /*
4438                  * VMAP_BLOCK indicates a sub-type of vm_map_ram area, need
4439                  * be set together with VMAP_RAM.
4440                  */
4441                 WARN_ON(flags == VMAP_BLOCK);
4442
4443                 if (!vm && !flags)
4444                         goto next_va;
4445
4446                 if (vm && (vm->flags & VM_UNINITIALIZED))
4447                         goto next_va;
4448
4449                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4450                 smp_rmb();
4451
4452                 vaddr = (char *) va->va_start;
4453                 size = vm ? get_vm_area_size(vm) : va_size(va);
4454
4455                 if (addr >= vaddr + size)
4456                         goto next_va;
4457
4458                 if (addr < vaddr) {
4459                         size_t to_zero = min_t(size_t, vaddr - addr, remains);
4460                         size_t zeroed = zero_iter(iter, to_zero);
4461
4462                         addr += zeroed;
4463                         remains -= zeroed;
4464
4465                         if (remains == 0 || zeroed != to_zero)
4466                                 goto finished;
4467                 }
4468
4469                 n = vaddr + size - addr;
4470                 if (n > remains)
4471                         n = remains;
4472
4473                 if (flags & VMAP_RAM)
4474                         copied = vmap_ram_vread_iter(iter, addr, n, flags);
4475                 else if (!(vm && (vm->flags & (VM_IOREMAP | VM_SPARSE))))
4476                         copied = aligned_vread_iter(iter, addr, n);
4477                 else /* IOREMAP | SPARSE area is treated as memory hole */
4478                         copied = zero_iter(iter, n);
4479
4480                 addr += copied;
4481                 remains -= copied;
4482
4483                 if (copied != n)
4484                         goto finished;
4485
4486         next_va:
4487                 next = va->va_end;
4488                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
4489         } while ((vn = find_vmap_area_exceed_addr_lock(next, &va)));
4490
4491 finished_zero:
4492         if (vn)
4493                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
4494
4495         /* zero-fill memory holes */
4496         return count - remains + zero_iter(iter, remains);
4497 finished:
4498         /* Nothing remains, or We couldn't copy/zero everything. */
4499         if (vn)
4500                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
4501
4502         return count - remains;
4503 }
4504
4505 /**
4506  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
4507  * @vma:                vma to cover
4508  * @uaddr:              target user address to start at
4509  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
4510  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
4511  * @size:               size of map area
4512  *
4513  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
4514  *
4515  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
4516  * and that it is big enough to cover the range starting at
4517  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
4518  * met.
4519  *
4520  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
4521  */
4522 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
4523                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
4524                                 unsigned long size)
4525 {
4526         struct vm_struct *area;
4527         unsigned long off;
4528         unsigned long end_index;
4529
4530         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
4531                 return -EINVAL;
4532
4533         size = PAGE_ALIGN(size);
4534
4535         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
4536                 return -EINVAL;
4537
4538         area = find_vm_area(kaddr);
4539         if (!area)
4540                 return -EINVAL;
4541
4542         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
4543                 return -EINVAL;
4544
4545         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
4546             end_index > get_vm_area_size(area))
4547                 return -EINVAL;
4548         kaddr += off;
4549
4550         do {
4551                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
4552                 int ret;
4553
4554                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
4555                 if (ret)
4556                         return ret;
4557
4558                 uaddr += PAGE_SIZE;
4559                 kaddr += PAGE_SIZE;
4560                 size -= PAGE_SIZE;
4561         } while (size > 0);
4562
4563         vm_flags_set(vma, VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
4564
4565         return 0;
4566 }
4567
4568 /**
4569  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
4570  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
4571  * @addr:               vmalloc memory
4572  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
4573  *
4574  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
4575  *
4576  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
4577  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
4578  * that criteria isn't met.
4579  *
4580  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
4581  */
4582 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
4583                                                 unsigned long pgoff)
4584 {
4585         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
4586                                            addr, pgoff,
4587                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
4588 }
4589 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
4590
4591 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
4592 {
4593         struct vm_struct *ret;
4594         ret = remove_vm_area(area->addr);
4595         BUG_ON(ret != area);
4596         kfree(area);
4597 }
4598 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
4599
4600 #ifdef CONFIG_SMP
4601 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
4602 {
4603         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
4604 }
4605
4606 /**
4607  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
4608  * @addr: target address
4609  *
4610  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
4611  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
4612  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
4613  *   if there are no any areas before @addr.
4614  */
4615 static struct vmap_area *
4616 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
4617 {
4618         struct vmap_area *va, *tmp;
4619         struct rb_node *n;
4620
4621         n = free_vmap_area_root.rb_node;
4622         va = NULL;
4623
4624         while (n) {
4625                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
4626                 if (tmp->va_start <= addr) {
4627                         va = tmp;
4628                         if (tmp->va_end >= addr)
4629                                 break;
4630
4631                         n = n->rb_right;
4632                 } else {
4633                         n = n->rb_left;
4634                 }
4635         }
4636
4637         return va;
4638 }
4639
4640 /**
4641  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
4642  * of free block below VMALLOC_END
4643  * @va:
4644  *   in - the VA we start the search(reverse order);
4645  *   out - the VA with the highest aligned end address.
4646  * @align: alignment for required highest address
4647  *
4648  * Returns: determined end address within vmap_area
4649  */
4650 static unsigned long
4651 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
4652 {
4653         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
4654         unsigned long addr;
4655
4656         if (likely(*va)) {
4657                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
4658                                 &free_vmap_area_list, list) {
4659                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
4660                         if ((*va)->va_start < addr)
4661                                 return addr;
4662                 }
4663         }
4664
4665         return 0;
4666 }
4667
4668 /**
4669  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
4670  * @offsets: array containing offset of each area
4671  * @sizes: array containing size of each area
4672  * @nr_vms: the number of areas to allocate
4673  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
4674  *
4675  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
4676  *          vm_structs on success, %NULL on failure
4677  *
4678  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
4679  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
4680  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
4681  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
4682  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
4683  * areas are allocated from top.
4684  *
4685  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
4686  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
4687  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
4688  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
4689  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
4690  * and the result is returned.
4691  */
4692 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
4693                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
4694                                      size_t align)
4695 {
4696         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
4697         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
4698         struct vmap_area **vas, *va;
4699         struct vm_struct **vms;
4700         int area, area2, last_area, term_area;
4701         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
4702         bool purged = false;
4703
4704         /* verify parameters and allocate data structures */
4705         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
4706         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
4707                 start = offsets[area];
4708                 end = start + sizes[area];
4709
4710                 /* is everything aligned properly? */
4711                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
4712                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
4713
4714                 /* detect the area with the highest address */
4715                 if (start > offsets[last_area])
4716                         last_area = area;
4717
4718                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
4719                         unsigned long start2 = offsets[area2];
4720                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
4721
4722                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
4723                 }
4724         }
4725         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
4726
4727         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
4728                 WARN_ON(true);
4729                 return NULL;
4730         }
4731
4732         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
4733         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
4734         if (!vas || !vms)
4735                 goto err_free2;
4736
4737         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4738                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
4739                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
4740                 if (!vas[area] || !vms[area])
4741                         goto err_free;
4742         }
4743 retry:
4744         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4745
4746         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
4747         area = term_area = last_area;
4748         start = offsets[area];
4749         end = start + sizes[area];
4750
4751         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
4752         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
4753
4754         while (true) {
4755                 /*
4756                  * base might have underflowed, add last_end before
4757                  * comparing.
4758                  */
4759                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
4760                         goto overflow;
4761
4762                 /*
4763                  * Fitting base has not been found.
4764                  */
4765                 if (va == NULL)
4766                         goto overflow;
4767
4768                 /*
4769                  * If required width exceeds current VA block, move
4770                  * base downwards and then recheck.
4771                  */
4772                 if (base + end > va->va_end) {
4773                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
4774                         term_area = area;
4775                         continue;
4776                 }
4777
4778                 /*
4779                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
4780                  */
4781                 if (base + start < va->va_start) {
4782                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
4783                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
4784                         term_area = area;
4785                         continue;
4786                 }
4787
4788                 /*
4789                  * This area fits, move on to the previous one.  If
4790                  * the previous one is the terminal one, we're done.
4791                  */
4792                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
4793                 if (area == term_area)
4794                         break;
4795
4796                 start = offsets[area];
4797                 end = start + sizes[area];
4798                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
4799         }
4800
4801         /* we've found a fitting base, insert all va's */
4802         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4803                 int ret;
4804
4805                 start = base + offsets[area];
4806                 size = sizes[area];
4807
4808                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
4809                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
4810                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
4811                         goto recovery;
4812
4813                 ret = va_clip(&free_vmap_area_root,
4814                         &free_vmap_area_list, va, start, size);
4815                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
4816                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
4817                         goto recovery;
4818
4819                 /* Allocated area. */
4820                 va = vas[area];
4821                 va->va_start = start;
4822                 va->va_end = start + size;
4823         }
4824
4825         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4826
4827         /* populate the kasan shadow space */
4828         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4829                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
4830                         goto err_free_shadow;
4831         }
4832
4833         /* insert all vm's */
4834         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4835                 struct vmap_node *vn = addr_to_node(vas[area]->va_start);
4836
4837                 spin_lock(&vn->busy.lock);
4838                 insert_vmap_area(vas[area], &vn->busy.root, &vn->busy.head);
4839                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
4840                                  pcpu_get_vm_areas);
4841                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
4842         }
4843
4844         /*
4845          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
4846          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
4847          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
4848          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
4849          */
4850         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
4851                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
4852                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
4853
4854         kfree(vas);
4855         return vms;
4856
4857 recovery:
4858         /*
4859          * Remove previously allocated areas. There is no
4860          * need in removing these areas from the busy tree,
4861          * because they are inserted only on the final step
4862          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
4863          */
4864         while (area--) {
4865                 orig_start = vas[area]->va_start;
4866                 orig_end = vas[area]->va_end;
4867                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4868                                 &free_vmap_area_list);
4869                 if (va)
4870                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4871                                 va->va_start, va->va_end,
4872                                 KASAN_VMALLOC_PAGE_RANGE | KASAN_VMALLOC_TLB_FLUSH);
4873                 vas[area] = NULL;
4874         }
4875
4876 overflow:
4877         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4878         if (!purged) {
4879                 reclaim_and_purge_vmap_areas();
4880                 purged = true;
4881
4882                 /* Before "retry", check if we recover. */
4883                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4884                         if (vas[area])
4885                                 continue;
4886
4887                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
4888                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
4889                         if (!vas[area])
4890                                 goto err_free;
4891                 }
4892
4893                 goto retry;
4894         }
4895
4896 err_free:
4897         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4898                 if (vas[area])
4899                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
4900
4901                 kfree(vms[area]);
4902         }
4903 err_free2:
4904         kfree(vas);
4905         kfree(vms);
4906         return NULL;
4907
4908 err_free_shadow:
4909         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4910         /*
4911          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4912          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4913          * being able to tolerate this case.
4914          */
4915         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4916                 orig_start = vas[area]->va_start;
4917                 orig_end = vas[area]->va_end;
4918                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4919                                 &free_vmap_area_list);
4920                 if (va)
4921                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4922                                 va->va_start, va->va_end,
4923                                 KASAN_VMALLOC_PAGE_RANGE | KASAN_VMALLOC_TLB_FLUSH);
4924                 vas[area] = NULL;
4925                 kfree(vms[area]);
4926         }
4927         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4928         kfree(vas);
4929         kfree(vms);
4930         return NULL;
4931 }
4932
4933 /**
4934  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4935  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4936  * @nr_vms: the number of allocated areas
4937  *
4938  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4939  */
4940 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4941 {
4942         int i;
4943
4944         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4945                 free_vm_area(vms[i]);
4946         kfree(vms);
4947 }
4948 #endif  /* CONFIG_SMP */
4949
4950 #ifdef CONFIG_PRINTK
4951 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4952 {
4953         const void *caller;
4954         struct vm_struct *vm;
4955         struct vmap_area *va;
4956         struct vmap_node *vn;
4957         unsigned long addr;
4958         unsigned int nr_pages;
4959
4960         addr = PAGE_ALIGN((unsigned long) object);
4961         vn = addr_to_node(addr);
4962
4963         if (!spin_trylock(&vn->busy.lock))
4964                 return false;
4965
4966         va = __find_vmap_area(addr, &vn->busy.root);
4967         if (!va || !va->vm) {
4968                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
4969                 return false;
4970         }
4971
4972         vm = va->vm;
4973         addr = (unsigned long) vm->addr;
4974         caller = vm->caller;
4975         nr_pages = vm->nr_pages;
4976         spin_unlock(&vn->busy.lock);
4977
4978         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4979                 nr_pages, addr, caller);
4980
4981         return true;
4982 }
4983 #endif
4984
4985 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4986
4987 /*
4988  * Print number of pages allocated on each memory node.
4989  *
4990  * This function can only be called if CONFIG_NUMA is enabled
4991  * and VM_UNINITIALIZED bit in v->flags is disabled.
4992  */
4993 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v,
4994                                  unsigned int *counters)
4995 {
4996         unsigned int nr;
4997         unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4998
4999         if (!counters)
5000                 return;
5001
5002         memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
5003
5004         for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
5005                 counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
5006         for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
5007                 if (counters[nr])
5008                         seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
5009 }
5010
5011 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
5012 {
5013         struct vmap_node *vn;
5014         struct vmap_area *va;
5015
5016         for_each_vmap_node(vn) {
5017                 spin_lock(&vn->lazy.lock);
5018                 list_for_each_entry(va, &vn->lazy.head, list) {
5019                         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
5020                                 (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
5021                                 va_size(va));
5022                 }
5023                 spin_unlock(&vn->lazy.lock);
5024         }
5025 }
5026
5027 static int vmalloc_info_show(struct seq_file *m, void *p)
5028 {
5029         struct vmap_node *vn;
5030         struct vmap_area *va;
5031         struct vm_struct *v;
5032         unsigned int *counters;
5033
5034         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5035                 counters = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
5036
5037         for_each_vmap_node(vn) {
5038                 spin_lock(&vn->busy.lock);
5039                 list_for_each_entry(va, &vn->busy.head, list) {
5040                         if (!va->vm) {
5041                                 if (va->flags & VMAP_RAM)
5042                                         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
5043                                                 (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
5044                                                 va_size(va));
5045
5046                                 continue;
5047                         }
5048
5049                         v = va->vm;
5050                         if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
5051                                 continue;
5052
5053                         /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
5054                         smp_rmb();
5055
5056                         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
5057                                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
5058
5059                         if (v->caller)
5060                                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
5061
5062                         if (v->nr_pages)
5063                                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
5064
5065                         if (v->phys_addr)
5066                                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
5067
5068                         if (v->flags & VM_IOREMAP)
5069                                 seq_puts(m, " ioremap");
5070
5071                         if (v->flags & VM_SPARSE)
5072                                 seq_puts(m, " sparse");
5073
5074                         if (v->flags & VM_ALLOC)
5075                                 seq_puts(m, " vmalloc");
5076
5077                         if (v->flags & VM_MAP)
5078                                 seq_puts(m, " vmap");
5079
5080                         if (v->flags & VM_USERMAP)
5081                                 seq_puts(m, " user");
5082
5083                         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
5084                                 seq_puts(m, " dma-coherent");
5085
5086                         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
5087                                 seq_puts(m, " vpages");
5088
5089                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5090                                 show_numa_info(m, v, counters);
5091
5092                         seq_putc(m, '\n');
5093                 }
5094                 spin_unlock(&vn->busy.lock);
5095         }
5096
5097         /*
5098          * As a final step, dump "unpurged" areas.
5099          */
5100         show_purge_info(m);
5101         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5102                 kfree(counters);
5103         return 0;
5104 }
5105
5106 static int __init proc_vmalloc_init(void)
5107 {
5108         proc_create_single("vmallocinfo", 0400, NULL, vmalloc_info_show);
5109         return 0;
5110 }
5111 module_init(proc_vmalloc_init);
5112
5113 #endif
5114
5115 static void __init vmap_init_free_space(void)
5116 {
5117         unsigned long vmap_start = 1;
5118         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
5119         struct vmap_area *free;
5120         struct vm_struct *busy;
5121
5122         /*
5123          *     B     F     B     B     B     F
5124          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
5125          *  |           The KVA space           |
5126          *  |<--------------------------------->|
5127          */
5128         for (busy = vmlist; busy; busy = busy->next) {
5129                 if ((unsigned long) busy->addr - vmap_start > 0) {
5130                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
5131                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
5132                                 free->va_start = vmap_start;
5133                                 free->va_end = (unsigned long) busy->addr;
5134
5135                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
5136                                         &free_vmap_area_root,
5137                                                 &free_vmap_area_list);
5138                         }
5139                 }
5140
5141                 vmap_start = (unsigned long) busy->addr + busy->size;
5142         }
5143
5144         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
5145                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
5146                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
5147                         free->va_start = vmap_start;
5148                         free->va_end = vmap_end;
5149
5150                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
5151                                 &free_vmap_area_root,
5152                                         &free_vmap_area_list);
5153                 }
5154         }
5155 }
5156
5157 static void vmap_init_nodes(void)
5158 {
5159         struct vmap_node *vn;
5160         int i;
5161
5162 #if BITS_PER_LONG == 64
5163         /*
5164          * A high threshold of max nodes is fixed and bound to 128,
5165          * thus a scale factor is 1 for systems where number of cores
5166          * are less or equal to specified threshold.
5167          *
5168          * As for NUMA-aware notes. For bigger systems, for example
5169          * NUMA with multi-sockets, where we can end-up with thousands
5170          * of cores in total, a "sub-numa-clustering" should be added.
5171          *
5172          * In this case a NUMA domain is considered as a single entity
5173          * with dedicated sub-nodes in it which describe one group or
5174          * set of cores. Therefore a per-domain purging is supposed to
5175          * be added as well as a per-domain balancing.
5176          */
5177         int n = clamp_t(unsigned int, num_possible_cpus(), 1, 128);
5178
5179         if (n > 1) {
5180                 vn = kmalloc_array(n, sizeof(*vn), GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
5181                 if (vn) {
5182                         /* Node partition is 16 pages. */
5183                         vmap_zone_size = (1 << 4) * PAGE_SIZE;
5184                         nr_vmap_nodes = n;
5185                         vmap_nodes = vn;
5186                 } else {
5187                         pr_err("Failed to allocate an array. Disable a node layer\n");
5188                 }
5189         }
5190 #endif
5191
5192         for_each_vmap_node(vn) {
5193                 vn->busy.root = RB_ROOT;
5194                 INIT_LIST_HEAD(&vn->busy.head);
5195                 spin_lock_init(&vn->busy.lock);
5196
5197                 vn->lazy.root = RB_ROOT;
5198                 INIT_LIST_HEAD(&vn->lazy.head);
5199                 spin_lock_init(&vn->lazy.lock);
5200
5201                 for (i = 0; i < MAX_VA_SIZE_PAGES; i++) {
5202                         INIT_LIST_HEAD(&vn->pool[i].head);
5203                         WRITE_ONCE(vn->pool[i].len, 0);
5204                 }
5205
5206                 spin_lock_init(&vn->pool_lock);
5207         }
5208 }
5209
5210 static unsigned long
5211 vmap_node_shrink_count(struct shrinker *shrink, struct shrink_control *sc)
5212 {
5213         unsigned long count = 0;
5214         struct vmap_node *vn;
5215         int i;
5216
5217         for_each_vmap_node(vn) {
5218                 for (i = 0; i < MAX_VA_SIZE_PAGES; i++)
5219                         count += READ_ONCE(vn->pool[i].len);
5220         }
5221
5222         return count ? count : SHRINK_EMPTY;
5223 }
5224
5225 static unsigned long
5226 vmap_node_shrink_scan(struct shrinker *shrink, struct shrink_control *sc)
5227 {
5228         struct vmap_node *vn;
5229
5230         for_each_vmap_node(vn)
5231                 decay_va_pool_node(vn, true);
5232
5233         return SHRINK_STOP;
5234 }
5235
5236 void __init vmalloc_init(void)
5237 {
5238         struct shrinker *vmap_node_shrinker;
5239         struct vmap_area *va;
5240         struct vmap_node *vn;
5241         struct vm_struct *tmp;
5242         int i;
5243
5244         /*
5245          * Create the cache for vmap_area objects.
5246          */
5247         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
5248
5249         for_each_possible_cpu(i) {
5250                 struct vmap_block_queue *vbq;
5251                 struct vfree_deferred *p;
5252
5253                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
5254                 spin_lock_init(&vbq->lock);
5255                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
5256                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
5257                 init_llist_head(&p->list);
5258                 INIT_WORK(&p->wq, delayed_vfree_work);
5259                 xa_init(&vbq->vmap_blocks);
5260         }
5261
5262         /*
5263          * Setup nodes before importing vmlist.
5264          */
5265         vmap_init_nodes();
5266
5267         /* Import existing vmlist entries. */
5268         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
5269                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
5270                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
5271                         continue;
5272
5273                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
5274                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
5275                 va->vm = tmp;
5276
5277                 vn = addr_to_node(va->va_start);
5278                 insert_vmap_area(va, &vn->busy.root, &vn->busy.head);
5279         }
5280
5281         /*
5282          * Now we can initialize a free vmap space.
5283          */
5284         vmap_init_free_space();
5285         vmap_initialized = true;
5286
5287         vmap_node_shrinker = shrinker_alloc(0, "vmap-node");
5288         if (!vmap_node_shrinker) {
5289                 pr_err("Failed to allocate vmap-node shrinker!\n");
5290                 return;
5291         }
5292
5293         vmap_node_shrinker->count_objects = vmap_node_shrink_count;
5294         vmap_node_shrinker->scan_objects = vmap_node_shrink_scan;
5295         shrinker_register(vmap_node_shrinker);
5296 }