OSDN Git Service

Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.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/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include <asm/shmparam.h>
41
42 #include "internal.h"
43
44 struct vfree_deferred {
45         struct llist_head list;
46         struct work_struct wq;
47 };
48 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
49
50 static void __vunmap(const void *, int);
51
52 static void free_work(struct work_struct *w)
53 {
54         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
55         struct llist_node *t, *llnode;
56
57         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
58                 __vunmap((void *)llnode, 1);
59 }
60
61 /*** Page table manipulation functions ***/
62
63 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
64 {
65         pte_t *pte;
66
67         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
68         do {
69                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
70                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
71         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
72 }
73
74 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
75 {
76         pmd_t *pmd;
77         unsigned long next;
78
79         pmd = pmd_offset(pud, addr);
80         do {
81                 next = pmd_addr_end(addr, end);
82                 if (pmd_clear_huge(pmd))
83                         continue;
84                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
85                         continue;
86                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
87         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end)
91 {
92         pud_t *pud;
93         unsigned long next;
94
95         pud = pud_offset(p4d, addr);
96         do {
97                 next = pud_addr_end(addr, end);
98                 if (pud_clear_huge(pud))
99                         continue;
100                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
101                         continue;
102                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
103         } while (pud++, addr = next, addr != end);
104 }
105
106 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
107 {
108         p4d_t *p4d;
109         unsigned long next;
110
111         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
112         do {
113                 next = p4d_addr_end(addr, end);
114                 if (p4d_clear_huge(p4d))
115                         continue;
116                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
117                         continue;
118                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next);
119         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
120 }
121
122 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
123 {
124         pgd_t *pgd;
125         unsigned long next;
126
127         BUG_ON(addr >= end);
128         pgd = pgd_offset_k(addr);
129         do {
130                 next = pgd_addr_end(addr, end);
131                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
132                         continue;
133                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next);
134         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
135 }
136
137 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
138                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
139 {
140         pte_t *pte;
141
142         /*
143          * nr is a running index into the array which helps higher level
144          * callers keep track of where we're up to.
145          */
146
147         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
148         if (!pte)
149                 return -ENOMEM;
150         do {
151                 struct page *page = pages[*nr];
152
153                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
154                         return -EBUSY;
155                 if (WARN_ON(!page))
156                         return -ENOMEM;
157                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
158                 (*nr)++;
159         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
160         return 0;
161 }
162
163 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
164                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
165 {
166         pmd_t *pmd;
167         unsigned long next;
168
169         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
170         if (!pmd)
171                 return -ENOMEM;
172         do {
173                 next = pmd_addr_end(addr, end);
174                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
175                         return -ENOMEM;
176         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
177         return 0;
178 }
179
180 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
181                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
182 {
183         pud_t *pud;
184         unsigned long next;
185
186         pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
187         if (!pud)
188                 return -ENOMEM;
189         do {
190                 next = pud_addr_end(addr, end);
191                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
192                         return -ENOMEM;
193         } while (pud++, addr = next, addr != end);
194         return 0;
195 }
196
197 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
198                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
199 {
200         p4d_t *p4d;
201         unsigned long next;
202
203         p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
204         if (!p4d)
205                 return -ENOMEM;
206         do {
207                 next = p4d_addr_end(addr, end);
208                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr))
209                         return -ENOMEM;
210         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
211         return 0;
212 }
213
214 /*
215  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
216  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
217  *
218  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
219  */
220 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
221                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
222 {
223         pgd_t *pgd;
224         unsigned long next;
225         unsigned long addr = start;
226         int err = 0;
227         int nr = 0;
228
229         BUG_ON(addr >= end);
230         pgd = pgd_offset_k(addr);
231         do {
232                 next = pgd_addr_end(addr, end);
233                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
234                 if (err)
235                         return err;
236         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
237
238         return nr;
239 }
240
241 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
242                            pgprot_t prot, struct page **pages)
243 {
244         int ret;
245
246         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
247         flush_cache_vmap(start, end);
248         return ret;
249 }
250
251 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
252 {
253         /*
254          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
255          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
256          * just put it in the vmalloc space.
257          */
258 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
259         unsigned long addr = (unsigned long)x;
260         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
261                 return 1;
262 #endif
263         return is_vmalloc_addr(x);
264 }
265
266 /*
267  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
268  */
269 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
270 {
271         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
272         struct page *page = NULL;
273         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
274         p4d_t *p4d;
275         pud_t *pud;
276         pmd_t *pmd;
277         pte_t *ptep, pte;
278
279         /*
280          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
281          * architectures that do not vmalloc module space
282          */
283         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
284
285         if (pgd_none(*pgd))
286                 return NULL;
287         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
288         if (p4d_none(*p4d))
289                 return NULL;
290         pud = pud_offset(p4d, addr);
291
292         /*
293          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
294          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
295          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
296          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
297          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
298          * no correct value to return for them.
299          */
300         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
301         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
302                 return NULL;
303         pmd = pmd_offset(pud, addr);
304         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
305         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
306                 return NULL;
307
308         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
309         pte = *ptep;
310         if (pte_present(pte))
311                 page = pte_page(pte);
312         pte_unmap(ptep);
313         return page;
314 }
315 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
316
317 /*
318  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
319  */
320 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
321 {
322         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
323 }
324 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
325
326
327 /*** Global kva allocator ***/
328
329 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
330 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
331
332
333 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
334 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
335 /* Export for kexec only */
336 LIST_HEAD(vmap_area_list);
337 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
338 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
339 static bool vmap_initialized __read_mostly;
340
341 /*
342  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
343  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
344  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
345  * free block.
346  */
347 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
348
349 /*
350  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
351  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
352  */
353 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
354
355 /*
356  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
357  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
358  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
359  * object is released.
360  *
361  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
362  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
363  * find a lowest match of free area.
364  */
365 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
366
367 /*
368  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
369  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
370  * to use more permissive allocation masks.
371  */
372 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
373
374 static __always_inline unsigned long
375 va_size(struct vmap_area *va)
376 {
377         return (va->va_end - va->va_start);
378 }
379
380 static __always_inline unsigned long
381 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
382 {
383         struct vmap_area *va;
384
385         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
386         return va ? va->subtree_max_size : 0;
387 }
388
389 /*
390  * Gets called when remove the node and rotate.
391  */
392 static __always_inline unsigned long
393 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
394 {
395         return max3(va_size(va),
396                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
397                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
398 }
399
400 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
401         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
402
403 static void purge_vmap_area_lazy(void);
404 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
405 static unsigned long lazy_max_pages(void);
406
407 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
408
409 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
410 {
411         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
412 }
413
414 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
415 {
416         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
417
418         while (n) {
419                 struct vmap_area *va;
420
421                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
422                 if (addr < va->va_start)
423                         n = n->rb_left;
424                 else if (addr >= va->va_end)
425                         n = n->rb_right;
426                 else
427                         return va;
428         }
429
430         return NULL;
431 }
432
433 /*
434  * This function returns back addresses of parent node
435  * and its left or right link for further processing.
436  */
437 static __always_inline struct rb_node **
438 find_va_links(struct vmap_area *va,
439         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
440         struct rb_node **parent)
441 {
442         struct vmap_area *tmp_va;
443         struct rb_node **link;
444
445         if (root) {
446                 link = &root->rb_node;
447                 if (unlikely(!*link)) {
448                         *parent = NULL;
449                         return link;
450                 }
451         } else {
452                 link = &from;
453         }
454
455         /*
456          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
457          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
458          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
459          */
460         do {
461                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
462
463                 /*
464                  * During the traversal we also do some sanity check.
465                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
466                  * or full overlaps.
467                  */
468                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
469                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
470                         link = &(*link)->rb_left;
471                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
472                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
473                         link = &(*link)->rb_right;
474                 else
475                         BUG();
476         } while (*link);
477
478         *parent = &tmp_va->rb_node;
479         return link;
480 }
481
482 static __always_inline struct list_head *
483 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
484 {
485         struct list_head *list;
486
487         if (unlikely(!parent))
488                 /*
489                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
490                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
491                  * there is no free vmap space. Normally it does not
492                  * happen but we handle this case anyway.
493                  */
494                 return NULL;
495
496         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
497         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
498 }
499
500 static __always_inline void
501 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
502         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
503 {
504         /*
505          * VA is still not in the list, but we can
506          * identify its future previous list_head node.
507          */
508         if (likely(parent)) {
509                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
510                 if (&parent->rb_right != link)
511                         head = head->prev;
512         }
513
514         /* Insert to the rb-tree */
515         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
516         if (root == &free_vmap_area_root) {
517                 /*
518                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
519                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
520                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
521                  * It is because of we populate the tree from the bottom
522                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
523                  *
524                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
525                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
526                  * the correct order later on.
527                  */
528                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
529                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
530                 va->subtree_max_size = 0;
531         } else {
532                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
533         }
534
535         /* Address-sort this list */
536         list_add(&va->list, head);
537 }
538
539 static __always_inline void
540 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
541 {
542         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
543                 return;
544
545         if (root == &free_vmap_area_root)
546                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
547                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
548         else
549                 rb_erase(&va->rb_node, root);
550
551         list_del(&va->list);
552         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
553 }
554
555 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
556 static void
557 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
558 {
559         struct vmap_area *va;
560         struct rb_node *node;
561         unsigned long size;
562         bool found = false;
563
564         if (n == NULL)
565                 return;
566
567         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
568         size = va->subtree_max_size;
569         node = n;
570
571         while (node) {
572                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
573
574                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
575                         node = node->rb_left;
576                 } else {
577                         if (va_size(va) == size) {
578                                 found = true;
579                                 break;
580                         }
581
582                         node = node->rb_right;
583                 }
584         }
585
586         if (!found) {
587                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
588                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
589                         va_size(va), va->subtree_max_size);
590         }
591
592         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
593         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
594 }
595 #endif
596
597 /*
598  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
599  * levels starting from VA point. The propagation must be done
600  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
601  * in case of newly inserting of VA to the tree.
602  *
603  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
604  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
605  * - After VA has been shrunk(allocation path);
606  * - After VA has been increased(merging path).
607  *
608  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
609  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
610  * to the root node.
611  *
612  *       4--8
613  *        /\
614  *       /  \
615  *      /    \
616  *    2--2  8--8
617  *
618  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
619  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
620  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
621  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
622  * node becomes 4--6.
623  */
624 static __always_inline void
625 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
626 {
627         struct rb_node *node = &va->rb_node;
628         unsigned long new_va_sub_max_size;
629
630         while (node) {
631                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
632                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
633
634                 /*
635                  * If the newly calculated maximum available size of the
636                  * subtree is equal to the current one, then it means that
637                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
638                  * this point to save cycles.
639                  */
640                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
641                         break;
642
643                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
644                 node = rb_parent(&va->rb_node);
645         }
646
647 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
648         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
649 #endif
650 }
651
652 static void
653 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
654         struct rb_root *root, struct list_head *head)
655 {
656         struct rb_node **link;
657         struct rb_node *parent;
658
659         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
660         link_va(va, root, parent, link, head);
661 }
662
663 static void
664 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
665         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
666         struct list_head *head)
667 {
668         struct rb_node **link;
669         struct rb_node *parent;
670
671         if (from)
672                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
673         else
674                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
675
676         link_va(va, root, parent, link, head);
677         augment_tree_propagate_from(va);
678 }
679
680 /*
681  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
682  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
683  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
684  * freed.
685  */
686 static __always_inline struct vmap_area *
687 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
688         struct rb_root *root, struct list_head *head)
689 {
690         struct vmap_area *sibling;
691         struct list_head *next;
692         struct rb_node **link;
693         struct rb_node *parent;
694         bool merged = false;
695
696         /*
697          * Find a place in the tree where VA potentially will be
698          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
699          */
700         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
701
702         /*
703          * Get next node of VA to check if merging can be done.
704          */
705         next = get_va_next_sibling(parent, link);
706         if (unlikely(next == NULL))
707                 goto insert;
708
709         /*
710          * start            end
711          * |                |
712          * |<------VA------>|<-----Next----->|
713          *                  |                |
714          *                  start            end
715          */
716         if (next != head) {
717                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
718                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
719                         sibling->va_start = va->va_start;
720
721                         /* Check and update the tree if needed. */
722                         augment_tree_propagate_from(sibling);
723
724                         /* Free vmap_area object. */
725                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
726
727                         /* Point to the new merged area. */
728                         va = sibling;
729                         merged = true;
730                 }
731         }
732
733         /*
734          * start            end
735          * |                |
736          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
737          *                  |                |
738          *                  start            end
739          */
740         if (next->prev != head) {
741                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
742                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
743                         sibling->va_end = va->va_end;
744
745                         /* Check and update the tree if needed. */
746                         augment_tree_propagate_from(sibling);
747
748                         if (merged)
749                                 unlink_va(va, root);
750
751                         /* Free vmap_area object. */
752                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
753
754                         /* Point to the new merged area. */
755                         va = sibling;
756                         merged = true;
757                 }
758         }
759
760 insert:
761         if (!merged) {
762                 link_va(va, root, parent, link, head);
763                 augment_tree_propagate_from(va);
764         }
765
766         return va;
767 }
768
769 static __always_inline bool
770 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
771         unsigned long align, unsigned long vstart)
772 {
773         unsigned long nva_start_addr;
774
775         if (va->va_start > vstart)
776                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
777         else
778                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
779
780         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
781         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
782                         nva_start_addr < vstart)
783                 return false;
784
785         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
786 }
787
788 /*
789  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
790  * that will accomplish the request corresponding to passing
791  * parameters.
792  */
793 static __always_inline struct vmap_area *
794 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
795         unsigned long align, unsigned long vstart)
796 {
797         struct vmap_area *va;
798         struct rb_node *node;
799         unsigned long length;
800
801         /* Start from the root. */
802         node = free_vmap_area_root.rb_node;
803
804         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
805         length = size + align - 1;
806
807         while (node) {
808                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
809
810                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
811                                 vstart < va->va_start) {
812                         node = node->rb_left;
813                 } else {
814                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
815                                 return va;
816
817                         /*
818                          * Does not make sense to go deeper towards the right
819                          * sub-tree if it does not have a free block that is
820                          * equal or bigger to the requested search length.
821                          */
822                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
823                                 node = node->rb_right;
824                                 continue;
825                         }
826
827                         /*
828                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
829                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
830                          * only once due to "vstart" restriction.
831                          */
832                         while ((node = rb_parent(node))) {
833                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
834                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
835                                         return va;
836
837                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
838                                                 vstart <= va->va_start) {
839                                         node = node->rb_right;
840                                         break;
841                                 }
842                         }
843                 }
844         }
845
846         return NULL;
847 }
848
849 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
850 #include <linux/random.h>
851
852 static struct vmap_area *
853 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
854         unsigned long align, unsigned long vstart)
855 {
856         struct vmap_area *va;
857
858         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
859                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
860                         continue;
861
862                 return va;
863         }
864
865         return NULL;
866 }
867
868 static void
869 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
870 {
871         struct vmap_area *va_1, *va_2;
872         unsigned long vstart;
873         unsigned int rnd;
874
875         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
876         vstart = VMALLOC_START + rnd;
877
878         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
879         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
880
881         if (va_1 != va_2)
882                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
883                         va_1, va_2, vstart);
884 }
885 #endif
886
887 enum fit_type {
888         NOTHING_FIT = 0,
889         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
890         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
891         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
892         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
893 };
894
895 static __always_inline enum fit_type
896 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
897         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
898 {
899         enum fit_type type;
900
901         /* Check if it is within VA. */
902         if (nva_start_addr < va->va_start ||
903                         nva_start_addr + size > va->va_end)
904                 return NOTHING_FIT;
905
906         /* Now classify. */
907         if (va->va_start == nva_start_addr) {
908                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
909                         type = FL_FIT_TYPE;
910                 else
911                         type = LE_FIT_TYPE;
912         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
913                 type = RE_FIT_TYPE;
914         } else {
915                 type = NE_FIT_TYPE;
916         }
917
918         return type;
919 }
920
921 static __always_inline int
922 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
923         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
924         enum fit_type type)
925 {
926         struct vmap_area *lva = NULL;
927
928         if (type == FL_FIT_TYPE) {
929                 /*
930                  * No need to split VA, it fully fits.
931                  *
932                  * |               |
933                  * V      NVA      V
934                  * |---------------|
935                  */
936                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
937                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
938         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
939                 /*
940                  * Split left edge of fit VA.
941                  *
942                  * |       |
943                  * V  NVA  V   R
944                  * |-------|-------|
945                  */
946                 va->va_start += size;
947         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
948                 /*
949                  * Split right edge of fit VA.
950                  *
951                  *         |       |
952                  *     L   V  NVA  V
953                  * |-------|-------|
954                  */
955                 va->va_end = nva_start_addr;
956         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
957                 /*
958                  * Split no edge of fit VA.
959                  *
960                  *     |       |
961                  *   L V  NVA  V R
962                  * |---|-------|---|
963                  */
964                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
965                 if (unlikely(!lva)) {
966                         /*
967                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
968                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
969                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
970                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
971                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
972                          * are its main fitting cases.
973                          *
974                          * There are a few exceptions though, as an example it is
975                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
976                          * big free space that has to be split.
977                          *
978                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
979                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
980                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
981                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
982                          * split purpose. That is rare and most time does not
983                          * occur.
984                          *
985                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
986                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
987                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
988                          * triggered to repeat one more time. See more details
989                          * in alloc_vmap_area() function.
990                          */
991                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
992                         if (!lva)
993                                 return -1;
994                 }
995
996                 /*
997                  * Build the remainder.
998                  */
999                 lva->va_start = va->va_start;
1000                 lva->va_end = nva_start_addr;
1001
1002                 /*
1003                  * Shrink this VA to remaining size.
1004                  */
1005                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1006         } else {
1007                 return -1;
1008         }
1009
1010         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1011                 augment_tree_propagate_from(va);
1012
1013                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1014                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1015                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1016         }
1017
1018         return 0;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1023  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1024  */
1025 static __always_inline unsigned long
1026 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1027         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1028 {
1029         unsigned long nva_start_addr;
1030         struct vmap_area *va;
1031         enum fit_type type;
1032         int ret;
1033
1034         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1035         if (unlikely(!va))
1036                 return vend;
1037
1038         if (va->va_start > vstart)
1039                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1040         else
1041                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1042
1043         /* Check the "vend" restriction. */
1044         if (nva_start_addr + size > vend)
1045                 return vend;
1046
1047         /* Classify what we have found. */
1048         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1049         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1050                 return vend;
1051
1052         /* Update the free vmap_area. */
1053         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1054         if (ret)
1055                 return vend;
1056
1057 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1058         find_vmap_lowest_match_check(size);
1059 #endif
1060
1061         return nva_start_addr;
1062 }
1063
1064 /*
1065  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1066  */
1067 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1068 {
1069         /*
1070          * Remove from the busy tree/list.
1071          */
1072         spin_lock(&vmap_area_lock);
1073         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1074         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1075
1076         /*
1077          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1078          */
1079         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1080         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1081         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1086  * vstart and vend.
1087  */
1088 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1089                                 unsigned long align,
1090                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1091                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1092 {
1093         struct vmap_area *va, *pva;
1094         unsigned long addr;
1095         int purged = 0;
1096         int ret;
1097
1098         BUG_ON(!size);
1099         BUG_ON(offset_in_page(size));
1100         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1101
1102         if (unlikely(!vmap_initialized))
1103                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1104
1105         might_sleep();
1106         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1107
1108         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1109         if (unlikely(!va))
1110                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1111
1112         /*
1113          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1114          * to avoid false negatives.
1115          */
1116         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1117
1118 retry:
1119         /*
1120          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1121          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1122          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1123          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1124          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1125          * race until the below spinlock is taken.
1126          *
1127          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1128          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1129          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1130          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1131          *
1132          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1133          */
1134         pva = NULL;
1135
1136         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1137                 /*
1138                  * Even if it fails we do not really care about that.
1139                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1140                  * will refill the cache we allocate from.
1141                  */
1142                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1143
1144         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1145
1146         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1147                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1148
1149         /*
1150          * If an allocation fails, the "vend" address is
1151          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1152          */
1153         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1154         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1155
1156         if (unlikely(addr == vend))
1157                 goto overflow;
1158
1159         va->va_start = addr;
1160         va->va_end = addr + size;
1161         va->vm = NULL;
1162
1163
1164         spin_lock(&vmap_area_lock);
1165         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1166         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1167
1168         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1169         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1170         BUG_ON(va->va_end > vend);
1171
1172         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1173         if (ret) {
1174                 free_vmap_area(va);
1175                 return ERR_PTR(ret);
1176         }
1177
1178         return va;
1179
1180 overflow:
1181         if (!purged) {
1182                 purge_vmap_area_lazy();
1183                 purged = 1;
1184                 goto retry;
1185         }
1186
1187         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1188                 unsigned long freed = 0;
1189                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1190                 if (freed > 0) {
1191                         purged = 0;
1192                         goto retry;
1193                 }
1194         }
1195
1196         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1197                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1198                         size);
1199
1200         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1201         return ERR_PTR(-EBUSY);
1202 }
1203
1204 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1205 {
1206         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1207 }
1208 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1209
1210 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1211 {
1212         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1213 }
1214 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1215
1216 /*
1217  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
1218  */
1219 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1220 {
1221         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
1222 }
1223
1224 /*
1225  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1226  * before attempting to purge with a TLB flush.
1227  *
1228  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1229  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1230  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1231  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1232  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1233  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1234  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1235  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1236  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1237  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1238  * becomes a problem on bigger systems.
1239  */
1240 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1241 {
1242         unsigned int log;
1243
1244         log = fls(num_online_cpus());
1245
1246         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1247 }
1248
1249 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1250
1251 /*
1252  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1253  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1254  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1255  */
1256 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1257
1258 /* for per-CPU blocks */
1259 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1260
1261 /*
1262  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1263  * immediately freed.
1264  */
1265 void set_iounmap_nonlazy(void)
1266 {
1267         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1268 }
1269
1270 /*
1271  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1272  */
1273 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1274 {
1275         unsigned long resched_threshold;
1276         struct llist_node *valist;
1277         struct vmap_area *va;
1278         struct vmap_area *n_va;
1279
1280         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1281
1282         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1283         if (unlikely(valist == NULL))
1284                 return false;
1285
1286         /*
1287          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1288          * before they are freed.
1289          */
1290         vmalloc_sync_all();
1291
1292         /*
1293          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1294          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1295          */
1296         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1297                 if (va->va_start < start)
1298                         start = va->va_start;
1299                 if (va->va_end > end)
1300                         end = va->va_end;
1301         }
1302
1303         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1304         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1305
1306         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1307         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1308                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1309                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1310                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1311
1312                 /*
1313                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1314                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1315                  * anything.
1316                  */
1317                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1318                                             &free_vmap_area_list);
1319
1320                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1321                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1322                                               va->va_start, va->va_end);
1323
1324                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1325
1326                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1327                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1328         }
1329         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1330         return true;
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1335  * is already purging.
1336  */
1337 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1338 {
1339         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1340                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1341                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1342         }
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1347  */
1348 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1349 {
1350         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1351         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1352         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1353         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1354 }
1355
1356 /*
1357  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1358  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1359  * previously.
1360  */
1361 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1362 {
1363         unsigned long nr_lazy;
1364
1365         spin_lock(&vmap_area_lock);
1366         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1367         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1368
1369         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1370                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1371
1372         /* After this point, we may free va at any time */
1373         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1374
1375         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1376                 try_purge_vmap_area_lazy();
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Free and unmap a vmap area
1381  */
1382 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1383 {
1384         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1385         unmap_vmap_area(va);
1386         if (debug_pagealloc_enabled())
1387                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1388
1389         free_vmap_area_noflush(va);
1390 }
1391
1392 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1393 {
1394         struct vmap_area *va;
1395
1396         spin_lock(&vmap_area_lock);
1397         va = __find_vmap_area(addr);
1398         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1399
1400         return va;
1401 }
1402
1403 /*** Per cpu kva allocator ***/
1404
1405 /*
1406  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1407  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1408  */
1409 /*
1410  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1411  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1412  * instead (we just need a rough idea)
1413  */
1414 #if BITS_PER_LONG == 32
1415 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1416 #else
1417 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1418 #endif
1419
1420 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1421 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1422 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1423 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1424 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1425 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1426 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1427                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1428                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1429                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1430
1431 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1432
1433 struct vmap_block_queue {
1434         spinlock_t lock;
1435         struct list_head free;
1436 };
1437
1438 struct vmap_block {
1439         spinlock_t lock;
1440         struct vmap_area *va;
1441         unsigned long free, dirty;
1442         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1443         struct list_head free_list;
1444         struct rcu_head rcu_head;
1445         struct list_head purge;
1446 };
1447
1448 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1449 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1450
1451 /*
1452  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1453  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1454  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1455  */
1456 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1457 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1458
1459 /*
1460  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1461  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1462  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1463  * big problem.
1464  */
1465
1466 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1467 {
1468         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1469         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1470         return addr;
1471 }
1472
1473 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1474 {
1475         unsigned long addr;
1476
1477         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1478         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1479         return (void *)addr;
1480 }
1481
1482 /**
1483  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1484  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1485  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1486  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1487  *
1488  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1489  */
1490 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1491 {
1492         struct vmap_block_queue *vbq;
1493         struct vmap_block *vb;
1494         struct vmap_area *va;
1495         unsigned long vb_idx;
1496         int node, err;
1497         void *vaddr;
1498
1499         node = numa_node_id();
1500
1501         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1502                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1503         if (unlikely(!vb))
1504                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1505
1506         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1507                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1508                                         node, gfp_mask);
1509         if (IS_ERR(va)) {
1510                 kfree(vb);
1511                 return ERR_CAST(va);
1512         }
1513
1514         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1515         if (unlikely(err)) {
1516                 kfree(vb);
1517                 free_vmap_area(va);
1518                 return ERR_PTR(err);
1519         }
1520
1521         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1522         spin_lock_init(&vb->lock);
1523         vb->va = va;
1524         /* At least something should be left free */
1525         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1526         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1527         vb->dirty = 0;
1528         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1529         vb->dirty_max = 0;
1530         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1531
1532         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1533         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1534         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1535         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1536         BUG_ON(err);
1537         radix_tree_preload_end();
1538
1539         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1540         spin_lock(&vbq->lock);
1541         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1542         spin_unlock(&vbq->lock);
1543         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1544
1545         return vaddr;
1546 }
1547
1548 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1549 {
1550         struct vmap_block *tmp;
1551         unsigned long vb_idx;
1552
1553         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1554         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1555         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1556         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1557         BUG_ON(tmp != vb);
1558
1559         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1560         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1561 }
1562
1563 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1564 {
1565         LIST_HEAD(purge);
1566         struct vmap_block *vb;
1567         struct vmap_block *n_vb;
1568         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1569
1570         rcu_read_lock();
1571         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1572
1573                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1574                         continue;
1575
1576                 spin_lock(&vb->lock);
1577                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1578                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1579                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1580                         vb->dirty_min = 0;
1581                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1582                         spin_lock(&vbq->lock);
1583                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1584                         spin_unlock(&vbq->lock);
1585                         spin_unlock(&vb->lock);
1586                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1587                 } else
1588                         spin_unlock(&vb->lock);
1589         }
1590         rcu_read_unlock();
1591
1592         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1593                 list_del(&vb->purge);
1594                 free_vmap_block(vb);
1595         }
1596 }
1597
1598 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1599 {
1600         int cpu;
1601
1602         for_each_possible_cpu(cpu)
1603                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1604 }
1605
1606 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1607 {
1608         struct vmap_block_queue *vbq;
1609         struct vmap_block *vb;
1610         void *vaddr = NULL;
1611         unsigned int order;
1612
1613         BUG_ON(offset_in_page(size));
1614         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1615         if (WARN_ON(size == 0)) {
1616                 /*
1617                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1618                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1619                  * early.
1620                  */
1621                 return NULL;
1622         }
1623         order = get_order(size);
1624
1625         rcu_read_lock();
1626         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1627         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1628                 unsigned long pages_off;
1629
1630                 spin_lock(&vb->lock);
1631                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1632                         spin_unlock(&vb->lock);
1633                         continue;
1634                 }
1635
1636                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1637                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1638                 vb->free -= 1UL << order;
1639                 if (vb->free == 0) {
1640                         spin_lock(&vbq->lock);
1641                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1642                         spin_unlock(&vbq->lock);
1643                 }
1644
1645                 spin_unlock(&vb->lock);
1646                 break;
1647         }
1648
1649         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1650         rcu_read_unlock();
1651
1652         /* Allocate new block if nothing was found */
1653         if (!vaddr)
1654                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1655
1656         return vaddr;
1657 }
1658
1659 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1660 {
1661         unsigned long offset;
1662         unsigned long vb_idx;
1663         unsigned int order;
1664         struct vmap_block *vb;
1665
1666         BUG_ON(offset_in_page(size));
1667         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1668
1669         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1670
1671         order = get_order(size);
1672
1673         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1674         offset >>= PAGE_SHIFT;
1675
1676         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1677         rcu_read_lock();
1678         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1679         rcu_read_unlock();
1680         BUG_ON(!vb);
1681
1682         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1683
1684         if (debug_pagealloc_enabled())
1685                 flush_tlb_kernel_range((unsigned long)addr,
1686                                         (unsigned long)addr + size);
1687
1688         spin_lock(&vb->lock);
1689
1690         /* Expand dirty range */
1691         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1692         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1693
1694         vb->dirty += 1UL << order;
1695         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1696                 BUG_ON(vb->free);
1697                 spin_unlock(&vb->lock);
1698                 free_vmap_block(vb);
1699         } else
1700                 spin_unlock(&vb->lock);
1701 }
1702
1703 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1704 {
1705         int cpu;
1706
1707         if (unlikely(!vmap_initialized))
1708                 return;
1709
1710         might_sleep();
1711
1712         for_each_possible_cpu(cpu) {
1713                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1714                 struct vmap_block *vb;
1715
1716                 rcu_read_lock();
1717                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1718                         spin_lock(&vb->lock);
1719                         if (vb->dirty) {
1720                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1721                                 unsigned long s, e;
1722
1723                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1724                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1725
1726                                 start = min(s, start);
1727                                 end   = max(e, end);
1728
1729                                 flush = 1;
1730                         }
1731                         spin_unlock(&vb->lock);
1732                 }
1733                 rcu_read_unlock();
1734         }
1735
1736         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1737         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1738         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1739                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1740         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1741 }
1742
1743 /**
1744  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1745  *
1746  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1747  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1748  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1749  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1750  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1751  *
1752  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1753  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1754  * from the vmap layer.
1755  */
1756 void vm_unmap_aliases(void)
1757 {
1758         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1759         int flush = 0;
1760
1761         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1764
1765 /**
1766  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1767  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1768  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1769  */
1770 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1771 {
1772         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1773         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1774         struct vmap_area *va;
1775
1776         might_sleep();
1777         BUG_ON(!addr);
1778         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1779         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1780         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1781
1782         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1783
1784         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1785                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1786                 vb_free(mem, size);
1787                 return;
1788         }
1789
1790         va = find_vmap_area(addr);
1791         BUG_ON(!va);
1792         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1793                                     (va->va_end - va->va_start));
1794         free_unmap_vmap_area(va);
1795 }
1796 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1797
1798 /**
1799  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1800  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1801  * @count: number of pages
1802  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1803  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1804  *
1805  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1806  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1807  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1808  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1809  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1810  *
1811  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1812  */
1813 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1814 {
1815         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1816         unsigned long addr;
1817         void *mem;
1818
1819         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1820                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1821                 if (IS_ERR(mem))
1822                         return NULL;
1823                 addr = (unsigned long)mem;
1824         } else {
1825                 struct vmap_area *va;
1826                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1827                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1828                 if (IS_ERR(va))
1829                         return NULL;
1830
1831                 addr = va->va_start;
1832                 mem = (void *)addr;
1833         }
1834
1835         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1836
1837         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1838                 vm_unmap_ram(mem, count);
1839                 return NULL;
1840         }
1841         return mem;
1842 }
1843 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1844
1845 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1846
1847 /**
1848  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1849  * @vm: vm_struct to add
1850  *
1851  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1852  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1853  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1854  *
1855  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1856  */
1857 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1858 {
1859         struct vm_struct *tmp, **p;
1860
1861         BUG_ON(vmap_initialized);
1862         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1863                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1864                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1865                         break;
1866                 } else
1867                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1868         }
1869         vm->next = *p;
1870         *p = vm;
1871 }
1872
1873 /**
1874  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1875  * @vm: vm_struct to register
1876  * @align: requested alignment
1877  *
1878  * This function is used to register kernel vm area before
1879  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1880  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1881  * vm->addr contains the allocated address.
1882  *
1883  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1884  */
1885 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1886 {
1887         static size_t vm_init_off __initdata;
1888         unsigned long addr;
1889
1890         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1891         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1892
1893         vm->addr = (void *)addr;
1894
1895         vm_area_add_early(vm);
1896 }
1897
1898 static void vmap_init_free_space(void)
1899 {
1900         unsigned long vmap_start = 1;
1901         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1902         struct vmap_area *busy, *free;
1903
1904         /*
1905          *     B     F     B     B     B     F
1906          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1907          *  |           The KVA space           |
1908          *  |<--------------------------------->|
1909          */
1910         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1911                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1912                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1913                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1914                                 free->va_start = vmap_start;
1915                                 free->va_end = busy->va_start;
1916
1917                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1918                                         &free_vmap_area_root,
1919                                                 &free_vmap_area_list);
1920                         }
1921                 }
1922
1923                 vmap_start = busy->va_end;
1924         }
1925
1926         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1927                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1928                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1929                         free->va_start = vmap_start;
1930                         free->va_end = vmap_end;
1931
1932                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1933                                 &free_vmap_area_root,
1934                                         &free_vmap_area_list);
1935                 }
1936         }
1937 }
1938
1939 void __init vmalloc_init(void)
1940 {
1941         struct vmap_area *va;
1942         struct vm_struct *tmp;
1943         int i;
1944
1945         /*
1946          * Create the cache for vmap_area objects.
1947          */
1948         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1949
1950         for_each_possible_cpu(i) {
1951                 struct vmap_block_queue *vbq;
1952                 struct vfree_deferred *p;
1953
1954                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1955                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1956                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1957                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1958                 init_llist_head(&p->list);
1959                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1960         }
1961
1962         /* Import existing vmlist entries. */
1963         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1964                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1965                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1966                         continue;
1967
1968                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1969                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1970                 va->vm = tmp;
1971                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1972         }
1973
1974         /*
1975          * Now we can initialize a free vmap space.
1976          */
1977         vmap_init_free_space();
1978         vmap_initialized = true;
1979 }
1980
1981 /**
1982  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1983  * @addr: start of the VM area to map
1984  * @size: size of the VM area to map
1985  * @prot: page protection flags to use
1986  * @pages: pages to map
1987  *
1988  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1989  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1990  * friends.
1991  *
1992  * NOTE:
1993  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1994  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1995  * before calling this function.
1996  *
1997  * RETURNS:
1998  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1999  */
2000 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
2001                              pgprot_t prot, struct page **pages)
2002 {
2003         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
2004 }
2005
2006 /**
2007  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
2008  * @addr: start of the VM area to unmap
2009  * @size: size of the VM area to unmap
2010  *
2011  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
2012  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
2013  * friends.
2014  *
2015  * NOTE:
2016  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
2017  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
2018  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
2019  */
2020 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
2021 {
2022         vunmap_page_range(addr, addr + size);
2023 }
2024 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
2025
2026 /**
2027  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2028  * @addr: start of the VM area to unmap
2029  * @size: size of the VM area to unmap
2030  *
2031  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2032  * the unmapping and tlb after.
2033  */
2034 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2035 {
2036         unsigned long end = addr + size;
2037
2038         flush_cache_vunmap(addr, end);
2039         vunmap_page_range(addr, end);
2040         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2041 }
2042 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
2043
2044 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
2045 {
2046         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2047         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
2048         int err;
2049
2050         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
2051
2052         return err > 0 ? 0 : err;
2053 }
2054 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
2055
2056 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2057         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2058 {
2059         vm->flags = flags;
2060         vm->addr = (void *)va->va_start;
2061         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2062         vm->caller = caller;
2063         va->vm = vm;
2064 }
2065
2066 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2067                               unsigned long flags, const void *caller)
2068 {
2069         spin_lock(&vmap_area_lock);
2070         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2071         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2072 }
2073
2074 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2075 {
2076         /*
2077          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2078          * we should make sure that vm has proper values.
2079          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2080          */
2081         smp_wmb();
2082         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2083 }
2084
2085 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2086                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2087                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2088 {
2089         struct vmap_area *va;
2090         struct vm_struct *area;
2091         unsigned long requested_size = size;
2092
2093         BUG_ON(in_interrupt());
2094         size = PAGE_ALIGN(size);
2095         if (unlikely(!size))
2096                 return NULL;
2097
2098         if (flags & VM_IOREMAP)
2099                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2100                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2101
2102         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2103         if (unlikely(!area))
2104                 return NULL;
2105
2106         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2107                 size += PAGE_SIZE;
2108
2109         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2110         if (IS_ERR(va)) {
2111                 kfree(area);
2112                 return NULL;
2113         }
2114
2115         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2116
2117         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2118
2119         return area;
2120 }
2121
2122 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
2123                                 unsigned long start, unsigned long end)
2124 {
2125         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2126                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
2127 }
2128 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
2129
2130 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2131                                        unsigned long start, unsigned long end,
2132                                        const void *caller)
2133 {
2134         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2135                                   GFP_KERNEL, caller);
2136 }
2137
2138 /**
2139  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2140  * @size:        size of the area
2141  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2142  *
2143  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2144  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2145  * on success or %NULL on failure.
2146  *
2147  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2148  */
2149 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2150 {
2151         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2152                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2153                                   __builtin_return_address(0));
2154 }
2155
2156 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2157                                 const void *caller)
2158 {
2159         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2160                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2161 }
2162
2163 /**
2164  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2165  * @addr:         base address
2166  *
2167  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2168  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2169  * pointer valid.
2170  *
2171  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2172  */
2173 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2174 {
2175         struct vmap_area *va;
2176
2177         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2178         if (!va)
2179                 return NULL;
2180
2181         return va->vm;
2182 }
2183
2184 /**
2185  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2186  * @addr:           base address
2187  *
2188  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2189  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2190  * on SMP machines, except for its size or flags.
2191  *
2192  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2193  */
2194 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2195 {
2196         struct vmap_area *va;
2197
2198         might_sleep();
2199
2200         spin_lock(&vmap_area_lock);
2201         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2202         if (va && va->vm) {
2203                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2204
2205                 va->vm = NULL;
2206                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2207
2208                 kasan_free_shadow(vm);
2209                 free_unmap_vmap_area(va);
2210
2211                 return vm;
2212         }
2213
2214         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2215         return NULL;
2216 }
2217
2218 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2219                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2220 {
2221         int i;
2222
2223         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2224                 if (page_address(area->pages[i]))
2225                         set_direct_map(area->pages[i]);
2226 }
2227
2228 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2229 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2230 {
2231         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2232         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2233         int flush_dmap = 0;
2234         int i;
2235
2236         remove_vm_area(area->addr);
2237
2238         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2239         if (!flush_reset)
2240                 return;
2241
2242         /*
2243          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2244          * return.
2245          */
2246         if (!deallocate_pages) {
2247                 vm_unmap_aliases();
2248                 return;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2253          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2254          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2255          */
2256         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2257                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2258                 if (addr) {
2259                         start = min(addr, start);
2260                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2261                         flush_dmap = 1;
2262                 }
2263         }
2264
2265         /*
2266          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2267          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2268          * reset the direct map permissions to the default.
2269          */
2270         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2271         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2272         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2273 }
2274
2275 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2276 {
2277         struct vm_struct *area;
2278
2279         if (!addr)
2280                 return;
2281
2282         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2283                         addr))
2284                 return;
2285
2286         area = find_vm_area(addr);
2287         if (unlikely(!area)) {
2288                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2289                                 addr);
2290                 return;
2291         }
2292
2293         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2294         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2295
2296         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2297
2298         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2299
2300         if (deallocate_pages) {
2301                 int i;
2302
2303                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2304                         struct page *page = area->pages[i];
2305
2306                         BUG_ON(!page);
2307                         __free_pages(page, 0);
2308                 }
2309                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2310
2311                 kvfree(area->pages);
2312         }
2313
2314         kfree(area);
2315         return;
2316 }
2317
2318 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2319 {
2320         /*
2321          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2322          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2323          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2324          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2325          */
2326         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2327
2328         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2329                 schedule_work(&p->wq);
2330 }
2331
2332 /**
2333  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2334  * @addr:         memory base address
2335  *
2336  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2337  * except NMIs.
2338  */
2339 void vfree_atomic(const void *addr)
2340 {
2341         BUG_ON(in_nmi());
2342
2343         kmemleak_free(addr);
2344
2345         if (!addr)
2346                 return;
2347         __vfree_deferred(addr);
2348 }
2349
2350 static void __vfree(const void *addr)
2351 {
2352         if (unlikely(in_interrupt()))
2353                 __vfree_deferred(addr);
2354         else
2355                 __vunmap(addr, 1);
2356 }
2357
2358 /**
2359  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2360  * @addr:  memory base address
2361  *
2362  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2363  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2364  * NULL, no operation is performed.
2365  *
2366  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2367  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2368  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2369  *
2370  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2371  *
2372  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2373  */
2374 void vfree(const void *addr)
2375 {
2376         BUG_ON(in_nmi());
2377
2378         kmemleak_free(addr);
2379
2380         might_sleep_if(!in_interrupt());
2381
2382         if (!addr)
2383                 return;
2384
2385         __vfree(addr);
2386 }
2387 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2388
2389 /**
2390  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2391  * @addr:   memory base address
2392  *
2393  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2394  * which was created from the page array passed to vmap().
2395  *
2396  * Must not be called in interrupt context.
2397  */
2398 void vunmap(const void *addr)
2399 {
2400         BUG_ON(in_interrupt());
2401         might_sleep();
2402         if (addr)
2403                 __vunmap(addr, 0);
2404 }
2405 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2406
2407 /**
2408  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2409  * @pages: array of page pointers
2410  * @count: number of pages to map
2411  * @flags: vm_area->flags
2412  * @prot: page protection for the mapping
2413  *
2414  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2415  * space.
2416  *
2417  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2418  */
2419 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2420            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2421 {
2422         struct vm_struct *area;
2423         unsigned long size;             /* In bytes */
2424
2425         might_sleep();
2426
2427         if (count > totalram_pages())
2428                 return NULL;
2429
2430         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2431         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2432         if (!area)
2433                 return NULL;
2434
2435         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
2436                 vunmap(area->addr);
2437                 return NULL;
2438         }
2439
2440         return area->addr;
2441 }
2442 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2443
2444 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2445                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2446                             int node, const void *caller);
2447 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2448                                  pgprot_t prot, int node)
2449 {
2450         struct page **pages;
2451         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2452         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2453         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2454         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2455                                         0 :
2456                                         __GFP_HIGHMEM;
2457
2458         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2459         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2460
2461         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2462         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2463                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2464                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
2465         } else {
2466                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2467         }
2468
2469         if (!pages) {
2470                 remove_vm_area(area->addr);
2471                 kfree(area);
2472                 return NULL;
2473         }
2474
2475         area->pages = pages;
2476         area->nr_pages = nr_pages;
2477
2478         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2479                 struct page *page;
2480
2481                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2482                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2483                 else
2484                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2485
2486                 if (unlikely(!page)) {
2487                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2488                         area->nr_pages = i;
2489                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2490                         goto fail;
2491                 }
2492                 area->pages[i] = page;
2493                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2494                         cond_resched();
2495         }
2496         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2497
2498         if (map_vm_area(area, prot, pages))
2499                 goto fail;
2500         return area->addr;
2501
2502 fail:
2503         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2504                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2505                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2506         __vfree(area->addr);
2507         return NULL;
2508 }
2509
2510 /**
2511  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2512  * @size:                 allocation size
2513  * @align:                desired alignment
2514  * @start:                vm area range start
2515  * @end:                  vm area range end
2516  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2517  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2518  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2519  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2520  * @caller:               caller's return address
2521  *
2522  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2523  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2524  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2525  *
2526  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2527  */
2528 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2529                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2530                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2531                         const void *caller)
2532 {
2533         struct vm_struct *area;
2534         void *addr;
2535         unsigned long real_size = size;
2536
2537         size = PAGE_ALIGN(size);
2538         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2539                 goto fail;
2540
2541         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2542                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2543         if (!area)
2544                 goto fail;
2545
2546         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2547         if (!addr)
2548                 return NULL;
2549
2550         /*
2551          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2552          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2553          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2554          */
2555         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2556
2557         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2558
2559         return addr;
2560
2561 fail:
2562         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2563                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2564         return NULL;
2565 }
2566
2567 /*
2568  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2569  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2570  * than that.
2571  */
2572 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2573 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node_range);
2574 #endif
2575
2576 /**
2577  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2578  * @size:           allocation size
2579  * @align:          desired alignment
2580  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2581  * @prot:           protection mask for the allocated pages
2582  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2583  * @caller:         caller's return address
2584  *
2585  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2586  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2587  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2588  *
2589  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2590  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2591  *
2592  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2593  * with mm people.
2594  *
2595  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2596  */
2597 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2598                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2599                             int node, const void *caller)
2600 {
2601         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2602                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
2603 }
2604
2605 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
2606 {
2607         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
2608                                 __builtin_return_address(0));
2609 }
2610 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2611
2612 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
2613                                         int node, gfp_t flags)
2614 {
2615         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
2616                                         node, __builtin_return_address(0));
2617 }
2618
2619
2620 void *__vmalloc_node_flags_caller(unsigned long size, int node, gfp_t flags,
2621                                   void *caller)
2622 {
2623         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL, node, caller);
2624 }
2625
2626 /**
2627  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2628  * @size:    allocation size
2629  *
2630  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2631  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2632  *
2633  * For tight control over page level allocator and protection flags
2634  * use __vmalloc() instead.
2635  *
2636  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2637  */
2638 void *vmalloc(unsigned long size)
2639 {
2640         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2641                                     GFP_KERNEL);
2642 }
2643 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2644
2645 /**
2646  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2647  * @size:    allocation size
2648  *
2649  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2650  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2651  * The memory allocated is set to zero.
2652  *
2653  * For tight control over page level allocator and protection flags
2654  * use __vmalloc() instead.
2655  *
2656  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2657  */
2658 void *vzalloc(unsigned long size)
2659 {
2660         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2661                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2662 }
2663 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2664
2665 /**
2666  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2667  * @size: allocation size
2668  *
2669  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2670  * without leaking data.
2671  *
2672  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2673  */
2674 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2675 {
2676         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2677                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2678                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2679                                     __builtin_return_address(0));
2680 }
2681 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2682
2683 /**
2684  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2685  * @size:         allocation size
2686  * @node:         numa node
2687  *
2688  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2689  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2690  *
2691  * For tight control over page level allocator and protection flags
2692  * use __vmalloc() instead.
2693  *
2694  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2695  */
2696 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2697 {
2698         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL,
2699                                         node, __builtin_return_address(0));
2700 }
2701 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2702
2703 /**
2704  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2705  * @size:       allocation size
2706  * @node:       numa node
2707  *
2708  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2709  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2710  * The memory allocated is set to zero.
2711  *
2712  * For tight control over page level allocator and protection flags
2713  * use __vmalloc_node() instead.
2714  *
2715  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2716  */
2717 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2718 {
2719         return __vmalloc_node_flags(size, node,
2720                          GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2721 }
2722 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2723
2724 /**
2725  * vmalloc_user_node_flags - allocate memory for userspace on a specific node
2726  * @size: allocation size
2727  * @node: numa node
2728  * @flags: flags for the page level allocator
2729  *
2730  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2731  * without leaking data.
2732  *
2733  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2734  */
2735 void *vmalloc_user_node_flags(unsigned long size, int node, gfp_t flags)
2736 {
2737         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2738                                     flags | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2739                                     VM_USERMAP, node,
2740                                     __builtin_return_address(0));
2741 }
2742 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user_node_flags);
2743
2744 /**
2745  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2746  * @size:         allocation size
2747  *
2748  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2749  * the page level allocator and map them into contiguous and
2750  * executable kernel virtual space.
2751  *
2752  * For tight control over page level allocator and protection flags
2753  * use __vmalloc() instead.
2754  *
2755  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2756  */
2757 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2758 {
2759         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2760                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2761                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2762 }
2763
2764 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2765 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2766 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2767 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2768 #else
2769 /*
2770  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2771  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2772  */
2773 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2774 #endif
2775
2776 /**
2777  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2778  * @size:       allocation size
2779  *
2780  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2781  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2782  *
2783  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2784  */
2785 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2786 {
2787         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
2788                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2789 }
2790 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2791
2792 /**
2793  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2794  * @size:            allocation size
2795  *
2796  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2797  * mapped to userspace without leaking data.
2798  *
2799  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2800  */
2801 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2802 {
2803         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2804                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2805                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2806                                     __builtin_return_address(0));
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2809
2810 /*
2811  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2812  * If the page is not present, fill zero.
2813  */
2814
2815 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2816 {
2817         struct page *p;
2818         int copied = 0;
2819
2820         while (count) {
2821                 unsigned long offset, length;
2822
2823                 offset = offset_in_page(addr);
2824                 length = PAGE_SIZE - offset;
2825                 if (length > count)
2826                         length = count;
2827                 p = vmalloc_to_page(addr);
2828                 /*
2829                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2830                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2831                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2832                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2833                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2834                  */
2835                 if (p) {
2836                         /*
2837                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2838                          * function description)
2839                          */
2840                         void *map = kmap_atomic(p);
2841                         memcpy(buf, map + offset, length);
2842                         kunmap_atomic(map);
2843                 } else
2844                         memset(buf, 0, length);
2845
2846                 addr += length;
2847                 buf += length;
2848                 copied += length;
2849                 count -= length;
2850         }
2851         return copied;
2852 }
2853
2854 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2855 {
2856         struct page *p;
2857         int copied = 0;
2858
2859         while (count) {
2860                 unsigned long offset, length;
2861
2862                 offset = offset_in_page(addr);
2863                 length = PAGE_SIZE - offset;
2864                 if (length > count)
2865                         length = count;
2866                 p = vmalloc_to_page(addr);
2867                 /*
2868                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2869                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2870                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2871                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2872                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2873                  */
2874                 if (p) {
2875                         /*
2876                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2877                          * function description)
2878                          */
2879                         void *map = kmap_atomic(p);
2880                         memcpy(map + offset, buf, length);
2881                         kunmap_atomic(map);
2882                 }
2883                 addr += length;
2884                 buf += length;
2885                 copied += length;
2886                 count -= length;
2887         }
2888         return copied;
2889 }
2890
2891 /**
2892  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2893  * @buf:     buffer for reading data
2894  * @addr:    vm address.
2895  * @count:   number of bytes to be read.
2896  *
2897  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2898  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2899  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2900  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2901  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2902  *
2903  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2904  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2905  *
2906  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2907  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2908  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2909  * any information, as /dev/kmem.
2910  *
2911  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2912  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2913  * include any intersection with valid vmalloc area
2914  */
2915 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2916 {
2917         struct vmap_area *va;
2918         struct vm_struct *vm;
2919         char *vaddr, *buf_start = buf;
2920         unsigned long buflen = count;
2921         unsigned long n;
2922
2923         /* Don't allow overflow */
2924         if ((unsigned long) addr + count < count)
2925                 count = -(unsigned long) addr;
2926
2927         spin_lock(&vmap_area_lock);
2928         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2929                 if (!count)
2930                         break;
2931
2932                 if (!va->vm)
2933                         continue;
2934
2935                 vm = va->vm;
2936                 vaddr = (char *) vm->addr;
2937                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2938                         continue;
2939                 while (addr < vaddr) {
2940                         if (count == 0)
2941                                 goto finished;
2942                         *buf = '\0';
2943                         buf++;
2944                         addr++;
2945                         count--;
2946                 }
2947                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2948                 if (n > count)
2949                         n = count;
2950                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2951                         aligned_vread(buf, addr, n);
2952                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2953                         memset(buf, 0, n);
2954                 buf += n;
2955                 addr += n;
2956                 count -= n;
2957         }
2958 finished:
2959         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2960
2961         if (buf == buf_start)
2962                 return 0;
2963         /* zero-fill memory holes */
2964         if (buf != buf_start + buflen)
2965                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2966
2967         return buflen;
2968 }
2969
2970 /**
2971  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2972  * @buf:      buffer for source data
2973  * @addr:     vm address.
2974  * @count:    number of bytes to be read.
2975  *
2976  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2977  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2978  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2979  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2980  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2981  *
2982  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2983  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2984  *
2985  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2986  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2987  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2988  * any information, as /dev/kmem.
2989  *
2990  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2991  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2992  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2993  */
2994 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2995 {
2996         struct vmap_area *va;
2997         struct vm_struct *vm;
2998         char *vaddr;
2999         unsigned long n, buflen;
3000         int copied = 0;
3001
3002         /* Don't allow overflow */
3003         if ((unsigned long) addr + count < count)
3004                 count = -(unsigned long) addr;
3005         buflen = count;
3006
3007         spin_lock(&vmap_area_lock);
3008         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
3009                 if (!count)
3010                         break;
3011
3012                 if (!va->vm)
3013                         continue;
3014
3015                 vm = va->vm;
3016                 vaddr = (char *) vm->addr;
3017                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3018                         continue;
3019                 while (addr < vaddr) {
3020                         if (count == 0)
3021                                 goto finished;
3022                         buf++;
3023                         addr++;
3024                         count--;
3025                 }
3026                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3027                 if (n > count)
3028                         n = count;
3029                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
3030                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
3031                         copied++;
3032                 }
3033                 buf += n;
3034                 addr += n;
3035                 count -= n;
3036         }
3037 finished:
3038         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3039         if (!copied)
3040                 return 0;
3041         return buflen;
3042 }
3043
3044 /**
3045  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3046  * @vma:                vma to cover
3047  * @uaddr:              target user address to start at
3048  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3049  * @size:               size of map area
3050  *
3051  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3052  *
3053  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3054  * and that it is big enough to cover the range starting at
3055  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3056  * met.
3057  *
3058  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3059  */
3060 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3061                                 void *kaddr, unsigned long size)
3062 {
3063         struct vm_struct *area;
3064
3065         size = PAGE_ALIGN(size);
3066
3067         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3068                 return -EINVAL;
3069
3070         area = find_vm_area(kaddr);
3071         if (!area)
3072                 return -EINVAL;
3073
3074         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3075                 return -EINVAL;
3076
3077         if (kaddr + size > area->addr + get_vm_area_size(area))
3078                 return -EINVAL;
3079
3080         do {
3081                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3082                 int ret;
3083
3084                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3085                 if (ret)
3086                         return ret;
3087
3088                 uaddr += PAGE_SIZE;
3089                 kaddr += PAGE_SIZE;
3090                 size -= PAGE_SIZE;
3091         } while (size > 0);
3092
3093         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3094
3095         return 0;
3096 }
3097 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3098
3099 /**
3100  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3101  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3102  * @addr:               vmalloc memory
3103  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3104  *
3105  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3106  *
3107  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3108  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3109  * that criteria isn't met.
3110  *
3111  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3112  */
3113 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3114                                                 unsigned long pgoff)
3115 {
3116         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3117                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
3118                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3119 }
3120 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3121
3122 /*
3123  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
3124  * have one.
3125  *
3126  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3127  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3128  */
3129 void __weak vmalloc_sync_all(void)
3130 {
3131 }
3132
3133
3134 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3135 {
3136         pte_t ***p = data;
3137
3138         if (p) {
3139                 *(*p) = pte;
3140                 (*p)++;
3141         }
3142         return 0;
3143 }
3144
3145 /**
3146  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3147  * @size:          size of the area
3148  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3149  *
3150  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3151  *
3152  * This function reserves a range of kernel address space, and
3153  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3154  * are created.
3155  *
3156  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3157  * allocated for the VM area are returned.
3158  */
3159 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3160 {
3161         struct vm_struct *area;
3162
3163         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3164                                 __builtin_return_address(0));
3165         if (area == NULL)
3166                 return NULL;
3167
3168         /*
3169          * This ensures that page tables are constructed for this region
3170          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3171          */
3172         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3173                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3174                 free_vm_area(area);
3175                 return NULL;
3176         }
3177
3178         return area;
3179 }
3180 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3181
3182 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3183 {
3184         struct vm_struct *ret;
3185         ret = remove_vm_area(area->addr);
3186         BUG_ON(ret != area);
3187         kfree(area);
3188 }
3189 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3190
3191 #ifdef CONFIG_SMP
3192 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3193 {
3194         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3195 }
3196
3197 /**
3198  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3199  * @addr: target address
3200  *
3201  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3202  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3203  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3204  *   if there are no any areas before @addr.
3205  */
3206 static struct vmap_area *
3207 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3208 {
3209         struct vmap_area *va, *tmp;
3210         struct rb_node *n;
3211
3212         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3213         va = NULL;
3214
3215         while (n) {
3216                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3217                 if (tmp->va_start <= addr) {
3218                         va = tmp;
3219                         if (tmp->va_end >= addr)
3220                                 break;
3221
3222                         n = n->rb_right;
3223                 } else {
3224                         n = n->rb_left;
3225                 }
3226         }
3227
3228         return va;
3229 }
3230
3231 /**
3232  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3233  * of free block below VMALLOC_END
3234  * @va:
3235  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3236  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3237  *
3238  * Returns: determined end address within vmap_area
3239  */
3240 static unsigned long
3241 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3242 {
3243         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3244         unsigned long addr;
3245
3246         if (likely(*va)) {
3247                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3248                                 &free_vmap_area_list, list) {
3249                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3250                         if ((*va)->va_start < addr)
3251                                 return addr;
3252                 }
3253         }
3254
3255         return 0;
3256 }
3257
3258 /**
3259  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3260  * @offsets: array containing offset of each area
3261  * @sizes: array containing size of each area
3262  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3263  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3264  *
3265  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3266  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3267  *
3268  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3269  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3270  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3271  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3272  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3273  * areas are allocated from top.
3274  *
3275  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3276  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3277  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3278  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3279  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3280  * and the result is returned.
3281  */
3282 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3283                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3284                                      size_t align)
3285 {
3286         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3287         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3288         struct vmap_area **vas, *va;
3289         struct vm_struct **vms;
3290         int area, area2, last_area, term_area;
3291         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3292         bool purged = false;
3293         enum fit_type type;
3294
3295         /* verify parameters and allocate data structures */
3296         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3297         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3298                 start = offsets[area];
3299                 end = start + sizes[area];
3300
3301                 /* is everything aligned properly? */
3302                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3303                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3304
3305                 /* detect the area with the highest address */
3306                 if (start > offsets[last_area])
3307                         last_area = area;
3308
3309                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3310                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3311                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3312
3313                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3314                 }
3315         }
3316         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3317
3318         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3319                 WARN_ON(true);
3320                 return NULL;
3321         }
3322
3323         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3324         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3325         if (!vas || !vms)
3326                 goto err_free2;
3327
3328         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3329                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3330                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3331                 if (!vas[area] || !vms[area])
3332                         goto err_free;
3333         }
3334 retry:
3335         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3336
3337         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3338         area = term_area = last_area;
3339         start = offsets[area];
3340         end = start + sizes[area];
3341
3342         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3343         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3344
3345         while (true) {
3346                 /*
3347                  * base might have underflowed, add last_end before
3348                  * comparing.
3349                  */
3350                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3351                         goto overflow;
3352
3353                 /*
3354                  * Fitting base has not been found.
3355                  */
3356                 if (va == NULL)
3357                         goto overflow;
3358
3359                 /*
3360                  * If required width exeeds current VA block, move
3361                  * base downwards and then recheck.
3362                  */
3363                 if (base + end > va->va_end) {
3364                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3365                         term_area = area;
3366                         continue;
3367                 }
3368
3369                 /*
3370                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3371                  */
3372                 if (base + start < va->va_start) {
3373                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3374                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3375                         term_area = area;
3376                         continue;
3377                 }
3378
3379                 /*
3380                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3381                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3382                  */
3383                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3384                 if (area == term_area)
3385                         break;
3386
3387                 start = offsets[area];
3388                 end = start + sizes[area];
3389                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3390         }
3391
3392         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3393         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3394                 int ret;
3395
3396                 start = base + offsets[area];
3397                 size = sizes[area];
3398
3399                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3400                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3401                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3402                         goto recovery;
3403
3404                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3405                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3406                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3407                         goto recovery;
3408
3409                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3410                 if (unlikely(ret))
3411                         goto recovery;
3412
3413                 /* Allocated area. */
3414                 va = vas[area];
3415                 va->va_start = start;
3416                 va->va_end = start + size;
3417         }
3418
3419         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3420
3421         /* populate the kasan shadow space */
3422         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3423                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3424                         goto err_free_shadow;
3425
3426                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3427                                        sizes[area]);
3428         }
3429
3430         /* insert all vm's */
3431         spin_lock(&vmap_area_lock);
3432         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3433                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3434
3435                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3436                                  pcpu_get_vm_areas);
3437         }
3438         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3439
3440         kfree(vas);
3441         return vms;
3442
3443 recovery:
3444         /*
3445          * Remove previously allocated areas. There is no
3446          * need in removing these areas from the busy tree,
3447          * because they are inserted only on the final step
3448          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3449          */
3450         while (area--) {
3451                 orig_start = vas[area]->va_start;
3452                 orig_end = vas[area]->va_end;
3453                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3454                                             &free_vmap_area_list);
3455                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3456                                       va->va_start, va->va_end);
3457                 vas[area] = NULL;
3458         }
3459
3460 overflow:
3461         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3462         if (!purged) {
3463                 purge_vmap_area_lazy();
3464                 purged = true;
3465
3466                 /* Before "retry", check if we recover. */
3467                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3468                         if (vas[area])
3469                                 continue;
3470
3471                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3472                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3473                         if (!vas[area])
3474                                 goto err_free;
3475                 }
3476
3477                 goto retry;
3478         }
3479
3480 err_free:
3481         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3482                 if (vas[area])
3483                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3484
3485                 kfree(vms[area]);
3486         }
3487 err_free2:
3488         kfree(vas);
3489         kfree(vms);
3490         return NULL;
3491
3492 err_free_shadow:
3493         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3494         /*
3495          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3496          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3497          * being able to tolerate this case.
3498          */
3499         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3500                 orig_start = vas[area]->va_start;
3501                 orig_end = vas[area]->va_end;
3502                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3503                                             &free_vmap_area_list);
3504                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3505                                       va->va_start, va->va_end);
3506                 vas[area] = NULL;
3507                 kfree(vms[area]);
3508         }
3509         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3510         kfree(vas);
3511         kfree(vms);
3512         return NULL;
3513 }
3514
3515 /**
3516  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3517  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3518  * @nr_vms: the number of allocated areas
3519  *
3520  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3521  */
3522 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3523 {
3524         int i;
3525
3526         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3527                 free_vm_area(vms[i]);
3528         kfree(vms);
3529 }
3530 #endif  /* CONFIG_SMP */
3531
3532 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3533 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3534         __acquires(&vmap_purge_lock)
3535         __acquires(&vmap_area_lock)
3536 {
3537         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3538         spin_lock(&vmap_area_lock);
3539
3540         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3541 }
3542
3543 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3544 {
3545         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3546 }
3547
3548 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3549         __releases(&vmap_purge_lock)
3550         __releases(&vmap_area_lock)
3551 {
3552         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3553         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3554 }
3555
3556 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3557 {
3558         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3559                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3560
3561                 if (!counters)
3562                         return;
3563
3564                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3565                         return;
3566                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3567                 smp_rmb();
3568
3569                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3570
3571                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3572                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3573
3574                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3575                         if (counters[nr])
3576                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3577         }
3578 }
3579
3580 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3581 {
3582         struct llist_node *head;
3583         struct vmap_area *va;
3584
3585         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3586         if (head == NULL)
3587                 return;
3588
3589         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3590                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3591                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3592                         va->va_end - va->va_start);
3593         }
3594 }
3595
3596 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3597 {
3598         struct vmap_area *va;
3599         struct vm_struct *v;
3600
3601         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3602
3603         /*
3604          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3605          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3606          */
3607         if (!va->vm) {
3608                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3609                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3610                         va->va_end - va->va_start);
3611
3612                 return 0;
3613         }
3614
3615         v = va->vm;
3616
3617         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3618                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3619
3620         if (v->caller)
3621                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3622
3623         if (v->nr_pages)
3624                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3625
3626         if (v->phys_addr)
3627                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3628
3629         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3630                 seq_puts(m, " ioremap");
3631
3632         if (v->flags & VM_ALLOC)
3633                 seq_puts(m, " vmalloc");
3634
3635         if (v->flags & VM_MAP)
3636                 seq_puts(m, " vmap");
3637
3638         if (v->flags & VM_USERMAP)
3639                 seq_puts(m, " user");
3640
3641         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3642                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3643
3644         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3645                 seq_puts(m, " vpages");
3646
3647         show_numa_info(m, v);
3648         seq_putc(m, '\n');
3649
3650         /*
3651          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3652          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3653          * be address sorted, because the purge list is not
3654          * sorted.
3655          */
3656         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3657                 show_purge_info(m);
3658
3659         return 0;
3660 }
3661
3662 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3663         .start = s_start,
3664         .next = s_next,
3665         .stop = s_stop,
3666         .show = s_show,
3667 };
3668
3669 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3670 {
3671         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3672                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3673                                 &vmalloc_op,
3674                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3675         else
3676                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3677         return 0;
3678 }
3679 module_init(proc_vmalloc_init);
3680
3681 #endif