mm: make alloc_contig_range work at pageblock granularity
[linux.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/set_memory.h>
22 #include <linux/debugobjects.h>
23 #include <linux/kallsyms.h>
24 #include <linux/list.h>
25 #include <linux/notifier.h>
26 #include <linux/rbtree.h>
27 #include <linux/xarray.h>
28 #include <linux/io.h>
29 #include <linux/rcupdate.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/kmemleak.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/memcontrol.h>
35 #include <linux/llist.h>
36 #include <linux/bitops.h>
37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
38 #include <linux/overflow.h>
39 #include <linux/pgtable.h>
40 #include <linux/uaccess.h>
41 #include <linux/hugetlb.h>
42 #include <linux/sched/mm.h>
43 #include <asm/tlbflush.h>
44 #include <asm/shmparam.h>
45
46 #include "internal.h"
47 #include "pgalloc-track.h"
48
49 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
50 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
51
52 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
53 {
54         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
55         return 0;
56 }
57 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
58 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
59 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
60 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
61
62 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
63 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
64
65 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
66 {
67         vmap_allow_huge = false;
68         return 0;
69 }
70 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
71 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
72 static const bool vmap_allow_huge = false;
73 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
74
75 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
76 {
77         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
78
79         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
80 }
81 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
82
83 struct vfree_deferred {
84         struct llist_head list;
85         struct work_struct wq;
86 };
87 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
88
89 static void __vunmap(const void *, int);
90
91 static void free_work(struct work_struct *w)
92 {
93         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
94         struct llist_node *t, *llnode;
95
96         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
97                 __vunmap((void *)llnode, 1);
98 }
99
100 /*** Page table manipulation functions ***/
101 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
102                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
103                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
104 {
105         pte_t *pte;
106         u64 pfn;
107         unsigned long size = PAGE_SIZE;
108
109         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
110         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
111         if (!pte)
112                 return -ENOMEM;
113         do {
114                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
115
116 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
117                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
118                 if (size != PAGE_SIZE) {
119                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
120
121                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
122                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
123                         pfn += PFN_DOWN(size);
124                         continue;
125                 }
126 #endif
127                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
128                 pfn++;
129         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
130         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
131         return 0;
132 }
133
134 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
135                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
136                         unsigned int max_page_shift)
137 {
138         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
139                 return 0;
140
141         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
142                 return 0;
143
144         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
145                 return 0;
146
147         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
148                 return 0;
149
150         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
151                 return 0;
152
153         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
154                 return 0;
155
156         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
157 }
158
159 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
160                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
161                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
162 {
163         pmd_t *pmd;
164         unsigned long next;
165
166         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
167         if (!pmd)
168                 return -ENOMEM;
169         do {
170                 next = pmd_addr_end(addr, end);
171
172                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
173                                         max_page_shift)) {
174                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
175                         continue;
176                 }
177
178                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
179                         return -ENOMEM;
180         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
181         return 0;
182 }
183
184 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
185                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
186                         unsigned int max_page_shift)
187 {
188         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
189                 return 0;
190
191         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
192                 return 0;
193
194         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
195                 return 0;
196
197         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
198                 return 0;
199
200         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
201                 return 0;
202
203         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
204                 return 0;
205
206         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
207 }
208
209 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
210                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
211                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
212 {
213         pud_t *pud;
214         unsigned long next;
215
216         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
217         if (!pud)
218                 return -ENOMEM;
219         do {
220                 next = pud_addr_end(addr, end);
221
222                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
223                                         max_page_shift)) {
224                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
225                         continue;
226                 }
227
228                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
229                                         max_page_shift, mask))
230                         return -ENOMEM;
231         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
232         return 0;
233 }
234
235 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
236                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
237                         unsigned int max_page_shift)
238 {
239         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
240                 return 0;
241
242         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
243                 return 0;
244
245         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
246                 return 0;
247
248         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
249                 return 0;
250
251         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
252                 return 0;
253
254         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
255                 return 0;
256
257         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
258 }
259
260 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
261                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
262                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
263 {
264         p4d_t *p4d;
265         unsigned long next;
266
267         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
268         if (!p4d)
269                 return -ENOMEM;
270         do {
271                 next = p4d_addr_end(addr, end);
272
273                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
274                                         max_page_shift)) {
275                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
276                         continue;
277                 }
278
279                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
280                                         max_page_shift, mask))
281                         return -ENOMEM;
282         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
283         return 0;
284 }
285
286 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
287                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
288                         unsigned int max_page_shift)
289 {
290         pgd_t *pgd;
291         unsigned long start;
292         unsigned long next;
293         int err;
294         pgtbl_mod_mask mask = 0;
295
296         might_sleep();
297         BUG_ON(addr >= end);
298
299         start = addr;
300         pgd = pgd_offset_k(addr);
301         do {
302                 next = pgd_addr_end(addr, end);
303                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
304                                         max_page_shift, &mask);
305                 if (err)
306                         break;
307         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
308
309         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
310                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
311
312         return err;
313 }
314
315 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
316                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
317 {
318         int err;
319
320         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
321                                  ioremap_max_page_shift);
322         flush_cache_vmap(addr, end);
323         return err;
324 }
325
326 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
327                              pgtbl_mod_mask *mask)
328 {
329         pte_t *pte;
330
331         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
332         do {
333                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
334                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
335         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
336         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
337 }
338
339 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
340                              pgtbl_mod_mask *mask)
341 {
342         pmd_t *pmd;
343         unsigned long next;
344         int cleared;
345
346         pmd = pmd_offset(pud, addr);
347         do {
348                 next = pmd_addr_end(addr, end);
349
350                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
351                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
352                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
353
354                 if (cleared)
355                         continue;
356                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
357                         continue;
358                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
359
360                 cond_resched();
361         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
362 }
363
364 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
365                              pgtbl_mod_mask *mask)
366 {
367         pud_t *pud;
368         unsigned long next;
369         int cleared;
370
371         pud = pud_offset(p4d, addr);
372         do {
373                 next = pud_addr_end(addr, end);
374
375                 cleared = pud_clear_huge(pud);
376                 if (cleared || pud_bad(*pud))
377                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
378
379                 if (cleared)
380                         continue;
381                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
382                         continue;
383                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
384         } while (pud++, addr = next, addr != end);
385 }
386
387 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
388                              pgtbl_mod_mask *mask)
389 {
390         p4d_t *p4d;
391         unsigned long next;
392         int cleared;
393
394         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
395         do {
396                 next = p4d_addr_end(addr, end);
397
398                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
399                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
400                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
401
402                 if (cleared)
403                         continue;
404                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
405                         continue;
406                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
407         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
408 }
409
410 /*
411  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
412  * flush caches or TLBs.
413  *
414  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
415  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
416  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
417  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
418  * coalesced).
419  *
420  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
421  */
422 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
423 {
424         unsigned long next;
425         pgd_t *pgd;
426         unsigned long addr = start;
427         pgtbl_mod_mask mask = 0;
428
429         BUG_ON(addr >= end);
430         pgd = pgd_offset_k(addr);
431         do {
432                 next = pgd_addr_end(addr, end);
433                 if (pgd_bad(*pgd))
434                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
435                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
436                         continue;
437                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
438         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
439
440         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
441                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
442 }
443
444 /**
445  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
446  * @addr: start of the VM area to unmap
447  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
448  *
449  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
450  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
451  * is a kernel bug.
452  */
453 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
454 {
455         flush_cache_vunmap(addr, end);
456         vunmap_range_noflush(addr, end);
457         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
458 }
459
460 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
461                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
462                 pgtbl_mod_mask *mask)
463 {
464         pte_t *pte;
465
466         /*
467          * nr is a running index into the array which helps higher level
468          * callers keep track of where we're up to.
469          */
470
471         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
472         if (!pte)
473                 return -ENOMEM;
474         do {
475                 struct page *page = pages[*nr];
476
477                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
478                         return -EBUSY;
479                 if (WARN_ON(!page))
480                         return -ENOMEM;
481                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
482                         return -EINVAL;
483
484                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
485                 (*nr)++;
486         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
487         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
488         return 0;
489 }
490
491 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
492                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
493                 pgtbl_mod_mask *mask)
494 {
495         pmd_t *pmd;
496         unsigned long next;
497
498         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
499         if (!pmd)
500                 return -ENOMEM;
501         do {
502                 next = pmd_addr_end(addr, end);
503                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
504                         return -ENOMEM;
505         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
506         return 0;
507 }
508
509 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
510                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
511                 pgtbl_mod_mask *mask)
512 {
513         pud_t *pud;
514         unsigned long next;
515
516         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
517         if (!pud)
518                 return -ENOMEM;
519         do {
520                 next = pud_addr_end(addr, end);
521                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
522                         return -ENOMEM;
523         } while (pud++, addr = next, addr != end);
524         return 0;
525 }
526
527 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
528                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
529                 pgtbl_mod_mask *mask)
530 {
531         p4d_t *p4d;
532         unsigned long next;
533
534         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
535         if (!p4d)
536                 return -ENOMEM;
537         do {
538                 next = p4d_addr_end(addr, end);
539                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
540                         return -ENOMEM;
541         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
542         return 0;
543 }
544
545 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
546                 pgprot_t prot, struct page **pages)
547 {
548         unsigned long start = addr;
549         pgd_t *pgd;
550         unsigned long next;
551         int err = 0;
552         int nr = 0;
553         pgtbl_mod_mask mask = 0;
554
555         BUG_ON(addr >= end);
556         pgd = pgd_offset_k(addr);
557         do {
558                 next = pgd_addr_end(addr, end);
559                 if (pgd_bad(*pgd))
560                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
561                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
562                 if (err)
563                         return err;
564         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
565
566         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
567                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
568
569         return 0;
570 }
571
572 /*
573  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
574  * flush caches.
575  *
576  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
577  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
578  *
579  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
580  */
581 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
582                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
583 {
584         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
585
586         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
587
588         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
589                         page_shift == PAGE_SHIFT)
590                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
591
592         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
593                 int err;
594
595                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
596                                         __pa(page_address(pages[i])), prot,
597                                         page_shift);
598                 if (err)
599                         return err;
600
601                 addr += 1UL << page_shift;
602         }
603
604         return 0;
605 }
606
607 /**
608  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
609  * @addr: start of the VM area to map
610  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
611  * @prot: page protection flags to use
612  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
613  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
614  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
615  *
616  * RETURNS:
617  * 0 on success, -errno on failure.
618  */
619 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
620                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
621 {
622         int err;
623
624         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
625         flush_cache_vmap(addr, end);
626         return err;
627 }
628
629 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
630 {
631         /*
632          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
633          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
634          * just put it in the vmalloc space.
635          */
636 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
637         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
638         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
639                 return 1;
640 #endif
641         return is_vmalloc_addr(x);
642 }
643
644 /*
645  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
646  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
647  * matches small vmap mappings.
648  */
649 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
650 {
651         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
652         struct page *page = NULL;
653         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
654         p4d_t *p4d;
655         pud_t *pud;
656         pmd_t *pmd;
657         pte_t *ptep, pte;
658
659         /*
660          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
661          * architectures that do not vmalloc module space
662          */
663         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
664
665         if (pgd_none(*pgd))
666                 return NULL;
667         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
668                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
669         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
670                 return NULL;
671
672         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
673         if (p4d_none(*p4d))
674                 return NULL;
675         if (p4d_leaf(*p4d))
676                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
677         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
678                 return NULL;
679
680         pud = pud_offset(p4d, addr);
681         if (pud_none(*pud))
682                 return NULL;
683         if (pud_leaf(*pud))
684                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
685         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
686                 return NULL;
687
688         pmd = pmd_offset(pud, addr);
689         if (pmd_none(*pmd))
690                 return NULL;
691         if (pmd_leaf(*pmd))
692                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
693         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
694                 return NULL;
695
696         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
697         pte = *ptep;
698         if (pte_present(pte))
699                 page = pte_page(pte);
700         pte_unmap(ptep);
701
702         return page;
703 }
704 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
705
706 /*
707  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
708  */
709 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
710 {
711         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
712 }
713 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
714
715
716 /*** Global kva allocator ***/
717
718 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
719 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
720
721
722 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
723 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
724 /* Export for kexec only */
725 LIST_HEAD(vmap_area_list);
726 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
727 static bool vmap_initialized __read_mostly;
728
729 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
730 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
731 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
732
733 /*
734  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
735  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
736  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
737  * free block.
738  */
739 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
740
741 /*
742  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
743  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
744  */
745 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
746
747 /*
748  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
749  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
750  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
751  * object is released.
752  *
753  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
754  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
755  * find a lowest match of free area.
756  */
757 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
758
759 /*
760  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
761  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
762  * to use more permissive allocation masks.
763  */
764 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
765
766 static __always_inline unsigned long
767 va_size(struct vmap_area *va)
768 {
769         return (va->va_end - va->va_start);
770 }
771
772 static __always_inline unsigned long
773 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
774 {
775         struct vmap_area *va;
776
777         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
778         return va ? va->subtree_max_size : 0;
779 }
780
781 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
782         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
783
784 static void purge_vmap_area_lazy(void);
785 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
786 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
787 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
788
789 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
790
791 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
792 {
793         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
794 }
795
796 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
797 {
798         struct vmap_area *va = NULL;
799         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
800
801         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
802
803         while (n) {
804                 struct vmap_area *tmp;
805
806                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
807                 if (tmp->va_end > addr) {
808                         va = tmp;
809                         if (tmp->va_start <= addr)
810                                 break;
811
812                         n = n->rb_left;
813                 } else
814                         n = n->rb_right;
815         }
816
817         return va;
818 }
819
820 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
821 {
822         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
823
824         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
825
826         while (n) {
827                 struct vmap_area *va;
828
829                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
830                 if (addr < va->va_start)
831                         n = n->rb_left;
832                 else if (addr >= va->va_end)
833                         n = n->rb_right;
834                 else
835                         return va;
836         }
837
838         return NULL;
839 }
840
841 /*
842  * This function returns back addresses of parent node
843  * and its left or right link for further processing.
844  *
845  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
846  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
847  * have to be declined and actually considered as a bug.
848  */
849 static __always_inline struct rb_node **
850 find_va_links(struct vmap_area *va,
851         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
852         struct rb_node **parent)
853 {
854         struct vmap_area *tmp_va;
855         struct rb_node **link;
856
857         if (root) {
858                 link = &root->rb_node;
859                 if (unlikely(!*link)) {
860                         *parent = NULL;
861                         return link;
862                 }
863         } else {
864                 link = &from;
865         }
866
867         /*
868          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
869          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
870          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
871          */
872         do {
873                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
874
875                 /*
876                  * During the traversal we also do some sanity check.
877                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
878                  * or full overlaps.
879                  */
880                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
881                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
882                         link = &(*link)->rb_left;
883                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
884                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
885                         link = &(*link)->rb_right;
886                 else {
887                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
888                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
889
890                         return NULL;
891                 }
892         } while (*link);
893
894         *parent = &tmp_va->rb_node;
895         return link;
896 }
897
898 static __always_inline struct list_head *
899 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
900 {
901         struct list_head *list;
902
903         if (unlikely(!parent))
904                 /*
905                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
906                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
907                  * there is no free vmap space. Normally it does not
908                  * happen but we handle this case anyway.
909                  */
910                 return NULL;
911
912         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
913         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
914 }
915
916 static __always_inline void
917 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
918         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
919 {
920         /*
921          * VA is still not in the list, but we can
922          * identify its future previous list_head node.
923          */
924         if (likely(parent)) {
925                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
926                 if (&parent->rb_right != link)
927                         head = head->prev;
928         }
929
930         /* Insert to the rb-tree */
931         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
932         if (root == &free_vmap_area_root) {
933                 /*
934                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
935                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
936                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
937                  * It is because of we populate the tree from the bottom
938                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
939                  *
940                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
941                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
942                  * the correct order later on.
943                  */
944                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
945                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
946                 va->subtree_max_size = 0;
947         } else {
948                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
949         }
950
951         /* Address-sort this list */
952         list_add(&va->list, head);
953 }
954
955 static __always_inline void
956 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
957 {
958         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
959                 return;
960
961         if (root == &free_vmap_area_root)
962                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
963                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
964         else
965                 rb_erase(&va->rb_node, root);
966
967         list_del(&va->list);
968         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
969 }
970
971 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
972 /*
973  * Gets called when remove the node and rotate.
974  */
975 static __always_inline unsigned long
976 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
977 {
978         return max3(va_size(va),
979                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
980                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
981 }
982
983 static void
984 augment_tree_propagate_check(void)
985 {
986         struct vmap_area *va;
987         unsigned long computed_size;
988
989         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
990                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
991                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
992                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
993                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
994         }
995 }
996 #endif
997
998 /*
999  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1000  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1001  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1002  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1003  *
1004  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1005  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1006  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1007  * - After VA has been increased(merging path).
1008  *
1009  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1010  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1011  * to the root node.
1012  *
1013  *       4--8
1014  *        /\
1015  *       /  \
1016  *      /    \
1017  *    2--2  8--8
1018  *
1019  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1020  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1021  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1022  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1023  * node becomes 4--6.
1024  */
1025 static __always_inline void
1026 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1027 {
1028         /*
1029          * Populate the tree from bottom towards the root until
1030          * the calculated maximum available size of checked node
1031          * is equal to its current one.
1032          */
1033         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1034
1035 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1036         augment_tree_propagate_check();
1037 #endif
1038 }
1039
1040 static void
1041 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1042         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1043 {
1044         struct rb_node **link;
1045         struct rb_node *parent;
1046
1047         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1048         if (link)
1049                 link_va(va, root, parent, link, head);
1050 }
1051
1052 static void
1053 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1054         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1055         struct list_head *head)
1056 {
1057         struct rb_node **link;
1058         struct rb_node *parent;
1059
1060         if (from)
1061                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1062         else
1063                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1064
1065         if (link) {
1066                 link_va(va, root, parent, link, head);
1067                 augment_tree_propagate_from(va);
1068         }
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1073  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1074  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1075  * freed.
1076  *
1077  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1078  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1079  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1080  * ongoing.
1081  */
1082 static __always_inline struct vmap_area *
1083 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1084         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1085 {
1086         struct vmap_area *sibling;
1087         struct list_head *next;
1088         struct rb_node **link;
1089         struct rb_node *parent;
1090         bool merged = false;
1091
1092         /*
1093          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1094          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1095          */
1096         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1097         if (!link)
1098                 return NULL;
1099
1100         /*
1101          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1102          */
1103         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1104         if (unlikely(next == NULL))
1105                 goto insert;
1106
1107         /*
1108          * start            end
1109          * |                |
1110          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1111          *                  |                |
1112          *                  start            end
1113          */
1114         if (next != head) {
1115                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1116                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1117                         sibling->va_start = va->va_start;
1118
1119                         /* Free vmap_area object. */
1120                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1121
1122                         /* Point to the new merged area. */
1123                         va = sibling;
1124                         merged = true;
1125                 }
1126         }
1127
1128         /*
1129          * start            end
1130          * |                |
1131          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1132          *                  |                |
1133          *                  start            end
1134          */
1135         if (next->prev != head) {
1136                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1137                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1138                         /*
1139                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1140                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1141                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1142                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1143                          * "normalized" because of rotation operations.
1144                          */
1145                         if (merged)
1146                                 unlink_va(va, root);
1147
1148                         sibling->va_end = va->va_end;
1149
1150                         /* Free vmap_area object. */
1151                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1152
1153                         /* Point to the new merged area. */
1154                         va = sibling;
1155                         merged = true;
1156                 }
1157         }
1158
1159 insert:
1160         if (!merged)
1161                 link_va(va, root, parent, link, head);
1162
1163         return va;
1164 }
1165
1166 static __always_inline struct vmap_area *
1167 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1168         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1169 {
1170         va = merge_or_add_vmap_area(va, root, head);
1171         if (va)
1172                 augment_tree_propagate_from(va);
1173
1174         return va;
1175 }
1176
1177 static __always_inline bool
1178 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1179         unsigned long align, unsigned long vstart)
1180 {
1181         unsigned long nva_start_addr;
1182
1183         if (va->va_start > vstart)
1184                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1185         else
1186                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1187
1188         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1189         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1190                         nva_start_addr < vstart)
1191                 return false;
1192
1193         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1198  * that will accomplish the request corresponding to passing
1199  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1200  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1201  * overhead.
1202  */
1203 static __always_inline struct vmap_area *
1204 find_vmap_lowest_match(unsigned long size, unsigned long align,
1205         unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1206 {
1207         struct vmap_area *va;
1208         struct rb_node *node;
1209         unsigned long length;
1210
1211         /* Start from the root. */
1212         node = free_vmap_area_root.rb_node;
1213
1214         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1215         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1216
1217         while (node) {
1218                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1219
1220                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1221                                 vstart < va->va_start) {
1222                         node = node->rb_left;
1223                 } else {
1224                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1225                                 return va;
1226
1227                         /*
1228                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1229                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1230                          * equal or bigger to the requested search length.
1231                          */
1232                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1233                                 node = node->rb_right;
1234                                 continue;
1235                         }
1236
1237                         /*
1238                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1239                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1240                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1241                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1242                          */
1243                         while ((node = rb_parent(node))) {
1244                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1245                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1246                                         return va;
1247
1248                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1249                                                 vstart <= va->va_start) {
1250                                         /*
1251                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1252                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1253                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1254                                          * and no suitable free block found there.
1255                                          */
1256                                         vstart = va->va_start + 1;
1257                                         node = node->rb_right;
1258                                         break;
1259                                 }
1260                         }
1261                 }
1262         }
1263
1264         return NULL;
1265 }
1266
1267 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1268 #include <linux/random.h>
1269
1270 static struct vmap_area *
1271 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
1272         unsigned long align, unsigned long vstart)
1273 {
1274         struct vmap_area *va;
1275
1276         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1277                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1278                         continue;
1279
1280                 return va;
1281         }
1282
1283         return NULL;
1284 }
1285
1286 static void
1287 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size, unsigned long align)
1288 {
1289         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1290         unsigned long vstart;
1291         unsigned int rnd;
1292
1293         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1294         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1295
1296         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart, false);
1297         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, align, vstart);
1298
1299         if (va_1 != va_2)
1300                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1301                         va_1, va_2, vstart);
1302 }
1303 #endif
1304
1305 enum fit_type {
1306         NOTHING_FIT = 0,
1307         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1308         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1309         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1310         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1311 };
1312
1313 static __always_inline enum fit_type
1314 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1315         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1316 {
1317         enum fit_type type;
1318
1319         /* Check if it is within VA. */
1320         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1321                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1322                 return NOTHING_FIT;
1323
1324         /* Now classify. */
1325         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1326                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1327                         type = FL_FIT_TYPE;
1328                 else
1329                         type = LE_FIT_TYPE;
1330         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1331                 type = RE_FIT_TYPE;
1332         } else {
1333                 type = NE_FIT_TYPE;
1334         }
1335
1336         return type;
1337 }
1338
1339 static __always_inline int
1340 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
1341         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
1342         enum fit_type type)
1343 {
1344         struct vmap_area *lva = NULL;
1345
1346         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1347                 /*
1348                  * No need to split VA, it fully fits.
1349                  *
1350                  * |               |
1351                  * V      NVA      V
1352                  * |---------------|
1353                  */
1354                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
1355                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1356         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1357                 /*
1358                  * Split left edge of fit VA.
1359                  *
1360                  * |       |
1361                  * V  NVA  V   R
1362                  * |-------|-------|
1363                  */
1364                 va->va_start += size;
1365         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1366                 /*
1367                  * Split right edge of fit VA.
1368                  *
1369                  *         |       |
1370                  *     L   V  NVA  V
1371                  * |-------|-------|
1372                  */
1373                 va->va_end = nva_start_addr;
1374         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1375                 /*
1376                  * Split no edge of fit VA.
1377                  *
1378                  *     |       |
1379                  *   L V  NVA  V R
1380                  * |---|-------|---|
1381                  */
1382                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1383                 if (unlikely(!lva)) {
1384                         /*
1385                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1386                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1387                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1388                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1389                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1390                          * are its main fitting cases.
1391                          *
1392                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1393                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1394                          * big free space that has to be split.
1395                          *
1396                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1397                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1398                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1399                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1400                          * split purpose. That is rare and most time does not
1401                          * occur.
1402                          *
1403                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1404                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1405                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1406                          * triggered to repeat one more time. See more details
1407                          * in alloc_vmap_area() function.
1408                          */
1409                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1410                         if (!lva)
1411                                 return -1;
1412                 }
1413
1414                 /*
1415                  * Build the remainder.
1416                  */
1417                 lva->va_start = va->va_start;
1418                 lva->va_end = nva_start_addr;
1419
1420                 /*
1421                  * Shrink this VA to remaining size.
1422                  */
1423                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1424         } else {
1425                 return -1;
1426         }
1427
1428         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1429                 augment_tree_propagate_from(va);
1430
1431                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1432                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1433                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1434         }
1435
1436         return 0;
1437 }
1438
1439 /*
1440  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1441  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1442  */
1443 static __always_inline unsigned long
1444 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1445         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1446 {
1447         bool adjust_search_size = true;
1448         unsigned long nva_start_addr;
1449         struct vmap_area *va;
1450         enum fit_type type;
1451         int ret;
1452
1453         /*
1454          * Do not adjust when:
1455          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1456          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1457          *      aligned anyway;
1458          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1459          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1460          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1461          */
1462         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1463                 adjust_search_size = false;
1464
1465         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart, adjust_search_size);
1466         if (unlikely(!va))
1467                 return vend;
1468
1469         if (va->va_start > vstart)
1470                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1471         else
1472                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1473
1474         /* Check the "vend" restriction. */
1475         if (nva_start_addr + size > vend)
1476                 return vend;
1477
1478         /* Classify what we have found. */
1479         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1480         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1481                 return vend;
1482
1483         /* Update the free vmap_area. */
1484         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1485         if (ret)
1486                 return vend;
1487
1488 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1489         find_vmap_lowest_match_check(size, align);
1490 #endif
1491
1492         return nva_start_addr;
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1497  */
1498 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1499 {
1500         /*
1501          * Remove from the busy tree/list.
1502          */
1503         spin_lock(&vmap_area_lock);
1504         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1505         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1506
1507         /*
1508          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1509          */
1510         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1511         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1512         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1513 }
1514
1515 static inline void
1516 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1517 {
1518         struct vmap_area *va = NULL;
1519
1520         /*
1521          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1522          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1523          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1524          *
1525          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1526          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1527          * condition and high memory pressure.
1528          */
1529         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1530                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1531
1532         spin_lock(lock);
1533
1534         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1535                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1536 }
1537
1538 /*
1539  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1540  * vstart and vend.
1541  */
1542 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1543                                 unsigned long align,
1544                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1545                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1546 {
1547         struct vmap_area *va;
1548         unsigned long freed;
1549         unsigned long addr;
1550         int purged = 0;
1551         int ret;
1552
1553         BUG_ON(!size);
1554         BUG_ON(offset_in_page(size));
1555         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1556
1557         if (unlikely(!vmap_initialized))
1558                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1559
1560         might_sleep();
1561         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1562
1563         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1564         if (unlikely(!va))
1565                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1566
1567         /*
1568          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1569          * to avoid false negatives.
1570          */
1571         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1572
1573 retry:
1574         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1575         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1576         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1577
1578         /*
1579          * If an allocation fails, the "vend" address is
1580          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1581          */
1582         if (unlikely(addr == vend))
1583                 goto overflow;
1584
1585         va->va_start = addr;
1586         va->va_end = addr + size;
1587         va->vm = NULL;
1588
1589         spin_lock(&vmap_area_lock);
1590         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1591         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1592
1593         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1594         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1595         BUG_ON(va->va_end > vend);
1596
1597         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1598         if (ret) {
1599                 free_vmap_area(va);
1600                 return ERR_PTR(ret);
1601         }
1602
1603         return va;
1604
1605 overflow:
1606         if (!purged) {
1607                 purge_vmap_area_lazy();
1608                 purged = 1;
1609                 goto retry;
1610         }
1611
1612         freed = 0;
1613         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1614
1615         if (freed > 0) {
1616                 purged = 0;
1617                 goto retry;
1618         }
1619
1620         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1621                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1622                         size);
1623
1624         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1625         return ERR_PTR(-EBUSY);
1626 }
1627
1628 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1629 {
1630         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1631 }
1632 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1633
1634 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1635 {
1636         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1637 }
1638 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1639
1640 /*
1641  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1642  * before attempting to purge with a TLB flush.
1643  *
1644  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1645  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1646  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1647  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1648  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1649  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1650  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1651  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1652  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1653  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1654  * becomes a problem on bigger systems.
1655  */
1656 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1657 {
1658         unsigned int log;
1659
1660         log = fls(num_online_cpus());
1661
1662         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1663 }
1664
1665 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1666
1667 /*
1668  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1669  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1670  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1671  */
1672 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1673
1674 /* for per-CPU blocks */
1675 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1676
1677 /*
1678  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1679  */
1680 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1681 {
1682         unsigned long resched_threshold;
1683         struct list_head local_pure_list;
1684         struct vmap_area *va, *n_va;
1685
1686         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1687
1688         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1689         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1690         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_pure_list);
1691         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1692
1693         if (unlikely(list_empty(&local_pure_list)))
1694                 return false;
1695
1696         start = min(start,
1697                 list_first_entry(&local_pure_list,
1698                         struct vmap_area, list)->va_start);
1699
1700         end = max(end,
1701                 list_last_entry(&local_pure_list,
1702                         struct vmap_area, list)->va_end);
1703
1704         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1705         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1706
1707         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1708         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_pure_list, list) {
1709                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1710                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1711                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1712
1713                 /*
1714                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1715                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1716                  * anything.
1717                  */
1718                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1719                                 &free_vmap_area_list);
1720
1721                 if (!va)
1722                         continue;
1723
1724                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1725                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1726                                               va->va_start, va->va_end);
1727
1728                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1729
1730                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1731                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1732         }
1733         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1734         return true;
1735 }
1736
1737 /*
1738  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1739  */
1740 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1741 {
1742         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1743         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1744         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1745         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1746 }
1747
1748 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1749 {
1750         unsigned long nr_lazy;
1751
1752         do {
1753                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1754                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1755                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1756
1757                 /* Recheck if further work is required. */
1758                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1759         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1760 }
1761
1762 /*
1763  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1764  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1765  * previously.
1766  */
1767 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1768 {
1769         unsigned long nr_lazy;
1770
1771         spin_lock(&vmap_area_lock);
1772         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1773         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1774
1775         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1776                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1777
1778         /*
1779          * Merge or place it to the purge tree/list.
1780          */
1781         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1782         merge_or_add_vmap_area(va,
1783                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1784         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1785
1786         /* After this point, we may free va at any time */
1787         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1788                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Free and unmap a vmap area
1793  */
1794 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1795 {
1796         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1797         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1798         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1799                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1800
1801         free_vmap_area_noflush(va);
1802 }
1803
1804 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1805 {
1806         struct vmap_area *va;
1807
1808         spin_lock(&vmap_area_lock);
1809         va = __find_vmap_area(addr);
1810         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1811
1812         return va;
1813 }
1814
1815 /*** Per cpu kva allocator ***/
1816
1817 /*
1818  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1819  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1820  */
1821 /*
1822  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1823  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1824  * instead (we just need a rough idea)
1825  */
1826 #if BITS_PER_LONG == 32
1827 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1828 #else
1829 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1830 #endif
1831
1832 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1833 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1834 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1835 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1836 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1837 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1838 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1839                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1840                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1841                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1842
1843 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1844
1845 struct vmap_block_queue {
1846         spinlock_t lock;
1847         struct list_head free;
1848 };
1849
1850 struct vmap_block {
1851         spinlock_t lock;
1852         struct vmap_area *va;
1853         unsigned long free, dirty;
1854         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1855         struct list_head free_list;
1856         struct rcu_head rcu_head;
1857         struct list_head purge;
1858 };
1859
1860 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1861 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1862
1863 /*
1864  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1865  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1866  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1867  */
1868 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1869
1870 /*
1871  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1872  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1873  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1874  * big problem.
1875  */
1876
1877 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1878 {
1879         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1880         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1881         return addr;
1882 }
1883
1884 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1885 {
1886         unsigned long addr;
1887
1888         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1889         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1890         return (void *)addr;
1891 }
1892
1893 /**
1894  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1895  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1896  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1897  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1898  *
1899  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1900  */
1901 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1902 {
1903         struct vmap_block_queue *vbq;
1904         struct vmap_block *vb;
1905         struct vmap_area *va;
1906         unsigned long vb_idx;
1907         int node, err;
1908         void *vaddr;
1909
1910         node = numa_node_id();
1911
1912         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1913                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1914         if (unlikely(!vb))
1915                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1916
1917         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1918                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1919                                         node, gfp_mask);
1920         if (IS_ERR(va)) {
1921                 kfree(vb);
1922                 return ERR_CAST(va);
1923         }
1924
1925         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1926         spin_lock_init(&vb->lock);
1927         vb->va = va;
1928         /* At least something should be left free */
1929         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1930         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1931         vb->dirty = 0;
1932         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1933         vb->dirty_max = 0;
1934         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1935
1936         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1937         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1938         if (err) {
1939                 kfree(vb);
1940                 free_vmap_area(va);
1941                 return ERR_PTR(err);
1942         }
1943
1944         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1945         spin_lock(&vbq->lock);
1946         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1947         spin_unlock(&vbq->lock);
1948         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1949
1950         return vaddr;
1951 }
1952
1953 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1954 {
1955         struct vmap_block *tmp;
1956
1957         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
1958         BUG_ON(tmp != vb);
1959
1960         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1961         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1962 }
1963
1964 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1965 {
1966         LIST_HEAD(purge);
1967         struct vmap_block *vb;
1968         struct vmap_block *n_vb;
1969         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1970
1971         rcu_read_lock();
1972         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1973
1974                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1975                         continue;
1976
1977                 spin_lock(&vb->lock);
1978                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1979                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1980                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1981                         vb->dirty_min = 0;
1982                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1983                         spin_lock(&vbq->lock);
1984                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1985                         spin_unlock(&vbq->lock);
1986                         spin_unlock(&vb->lock);
1987                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1988                 } else
1989                         spin_unlock(&vb->lock);
1990         }
1991         rcu_read_unlock();
1992
1993         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1994                 list_del(&vb->purge);
1995                 free_vmap_block(vb);
1996         }
1997 }
1998
1999 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2000 {
2001         int cpu;
2002
2003         for_each_possible_cpu(cpu)
2004                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2005 }
2006
2007 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2008 {
2009         struct vmap_block_queue *vbq;
2010         struct vmap_block *vb;
2011         void *vaddr = NULL;
2012         unsigned int order;
2013
2014         BUG_ON(offset_in_page(size));
2015         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2016         if (WARN_ON(size == 0)) {
2017                 /*
2018                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2019                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2020                  * early.
2021                  */
2022                 return NULL;
2023         }
2024         order = get_order(size);
2025
2026         rcu_read_lock();
2027         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
2028         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2029                 unsigned long pages_off;
2030
2031                 spin_lock(&vb->lock);
2032                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2033                         spin_unlock(&vb->lock);
2034                         continue;
2035                 }
2036
2037                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2038                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2039                 vb->free -= 1UL << order;
2040                 if (vb->free == 0) {
2041                         spin_lock(&vbq->lock);
2042                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2043                         spin_unlock(&vbq->lock);
2044                 }
2045
2046                 spin_unlock(&vb->lock);
2047                 break;
2048         }
2049
2050         put_cpu_var(vmap_block_queue);
2051         rcu_read_unlock();
2052
2053         /* Allocate new block if nothing was found */
2054         if (!vaddr)
2055                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2056
2057         return vaddr;
2058 }
2059
2060 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2061 {
2062         unsigned long offset;
2063         unsigned int order;
2064         struct vmap_block *vb;
2065
2066         BUG_ON(offset_in_page(size));
2067         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2068
2069         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2070
2071         order = get_order(size);
2072         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2073         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2074
2075         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2076
2077         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2078                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2079
2080         spin_lock(&vb->lock);
2081
2082         /* Expand dirty range */
2083         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2084         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2085
2086         vb->dirty += 1UL << order;
2087         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2088                 BUG_ON(vb->free);
2089                 spin_unlock(&vb->lock);
2090                 free_vmap_block(vb);
2091         } else
2092                 spin_unlock(&vb->lock);
2093 }
2094
2095 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2096 {
2097         int cpu;
2098
2099         if (unlikely(!vmap_initialized))
2100                 return;
2101
2102         might_sleep();
2103
2104         for_each_possible_cpu(cpu) {
2105                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2106                 struct vmap_block *vb;
2107
2108                 rcu_read_lock();
2109                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2110                         spin_lock(&vb->lock);
2111                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2112                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2113                                 unsigned long s, e;
2114
2115                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2116                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2117
2118                                 start = min(s, start);
2119                                 end   = max(e, end);
2120
2121                                 flush = 1;
2122                         }
2123                         spin_unlock(&vb->lock);
2124                 }
2125                 rcu_read_unlock();
2126         }
2127
2128         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2129         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2130         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2131                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2132         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2133 }
2134
2135 /**
2136  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2137  *
2138  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2139  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2140  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2141  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2142  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2143  *
2144  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2145  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2146  * from the vmap layer.
2147  */
2148 void vm_unmap_aliases(void)
2149 {
2150         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2151         int flush = 0;
2152
2153         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2154 }
2155 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2156
2157 /**
2158  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2159  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2160  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2161  */
2162 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2163 {
2164         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2165         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2166         struct vmap_area *va;
2167
2168         might_sleep();
2169         BUG_ON(!addr);
2170         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2171         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2172         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2173
2174         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2175
2176         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2177                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2178                 vb_free(addr, size);
2179                 return;
2180         }
2181
2182         va = find_vmap_area(addr);
2183         BUG_ON(!va);
2184         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2185                                     (va->va_end - va->va_start));
2186         free_unmap_vmap_area(va);
2187 }
2188 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2189
2190 /**
2191  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2192  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2193  * @count: number of pages
2194  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2195  *
2196  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2197  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2198  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2199  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2200  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2201  *
2202  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2203  */
2204 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2205 {
2206         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2207         unsigned long addr;
2208         void *mem;
2209
2210         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2211                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2212                 if (IS_ERR(mem))
2213                         return NULL;
2214                 addr = (unsigned long)mem;
2215         } else {
2216                 struct vmap_area *va;
2217                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2218                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2219                 if (IS_ERR(va))
2220                         return NULL;
2221
2222                 addr = va->va_start;
2223                 mem = (void *)addr;
2224         }
2225
2226         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2227                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2228                 vm_unmap_ram(mem, count);
2229                 return NULL;
2230         }
2231
2232         /*
2233          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2234          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2235          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2236          */
2237         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2238
2239         return mem;
2240 }
2241 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2242
2243 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2244
2245 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2246 {
2247 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2248         return vm->page_order;
2249 #else
2250         return 0;
2251 #endif
2252 }
2253
2254 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2255 {
2256 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2257         vm->page_order = order;
2258 #else
2259         BUG_ON(order != 0);
2260 #endif
2261 }
2262
2263 /**
2264  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2265  * @vm: vm_struct to add
2266  *
2267  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2268  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2269  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2270  *
2271  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2272  */
2273 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2274 {
2275         struct vm_struct *tmp, **p;
2276
2277         BUG_ON(vmap_initialized);
2278         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2279                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2280                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2281                         break;
2282                 } else
2283                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2284         }
2285         vm->next = *p;
2286         *p = vm;
2287 }
2288
2289 /**
2290  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2291  * @vm: vm_struct to register
2292  * @align: requested alignment
2293  *
2294  * This function is used to register kernel vm area before
2295  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2296  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2297  * vm->addr contains the allocated address.
2298  *
2299  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2300  */
2301 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2302 {
2303         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2304         struct vm_struct *cur, **p;
2305
2306         BUG_ON(vmap_initialized);
2307
2308         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2309                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2310                         break;
2311                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2312         }
2313
2314         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2315         vm->addr = (void *)addr;
2316         vm->next = *p;
2317         *p = vm;
2318         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2319 }
2320
2321 static void vmap_init_free_space(void)
2322 {
2323         unsigned long vmap_start = 1;
2324         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2325         struct vmap_area *busy, *free;
2326
2327         /*
2328          *     B     F     B     B     B     F
2329          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2330          *  |           The KVA space           |
2331          *  |<--------------------------------->|
2332          */
2333         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2334                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2335                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2336                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2337                                 free->va_start = vmap_start;
2338                                 free->va_end = busy->va_start;
2339
2340                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2341                                         &free_vmap_area_root,
2342                                                 &free_vmap_area_list);
2343                         }
2344                 }
2345
2346                 vmap_start = busy->va_end;
2347         }
2348
2349         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2350                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2351                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2352                         free->va_start = vmap_start;
2353                         free->va_end = vmap_end;
2354
2355                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2356                                 &free_vmap_area_root,
2357                                         &free_vmap_area_list);
2358                 }
2359         }
2360 }
2361
2362 void __init vmalloc_init(void)
2363 {
2364         struct vmap_area *va;
2365         struct vm_struct *tmp;
2366         int i;
2367
2368         /*
2369          * Create the cache for vmap_area objects.
2370          */
2371         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2372
2373         for_each_possible_cpu(i) {
2374                 struct vmap_block_queue *vbq;
2375                 struct vfree_deferred *p;
2376
2377                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2378                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2379                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2380                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2381                 init_llist_head(&p->list);
2382                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2383         }
2384
2385         /* Import existing vmlist entries. */
2386         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2387                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2388                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2389                         continue;
2390
2391                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2392                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2393                 va->vm = tmp;
2394                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2395         }
2396
2397         /*
2398          * Now we can initialize a free vmap space.
2399          */
2400         vmap_init_free_space();
2401         vmap_initialized = true;
2402 }
2403
2404 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2405         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2406 {
2407         vm->flags = flags;
2408         vm->addr = (void *)va->va_start;
2409         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2410         vm->caller = caller;
2411         va->vm = vm;
2412 }
2413
2414 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2415                               unsigned long flags, const void *caller)
2416 {
2417         spin_lock(&vmap_area_lock);
2418         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2419         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2420 }
2421
2422 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2423 {
2424         /*
2425          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2426          * we should make sure that vm has proper values.
2427          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2428          */
2429         smp_wmb();
2430         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2431 }
2432
2433 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2434                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2435                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2436                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2437 {
2438         struct vmap_area *va;
2439         struct vm_struct *area;
2440         unsigned long requested_size = size;
2441
2442         BUG_ON(in_interrupt());
2443         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2444         if (unlikely(!size))
2445                 return NULL;
2446
2447         if (flags & VM_IOREMAP)
2448                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2449                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2450
2451         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2452         if (unlikely(!area))
2453                 return NULL;
2454
2455         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2456                 size += PAGE_SIZE;
2457
2458         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2459         if (IS_ERR(va)) {
2460                 kfree(area);
2461                 return NULL;
2462         }
2463
2464         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2465
2466         /*
2467          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2468          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2469          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2470          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2471          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2472          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2473          */
2474         if (!(flags & VM_ALLOC))
2475                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2476                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2477
2478         return area;
2479 }
2480
2481 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2482                                        unsigned long start, unsigned long end,
2483                                        const void *caller)
2484 {
2485         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2486                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2487 }
2488
2489 /**
2490  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2491  * @size:        size of the area
2492  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2493  *
2494  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2495  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2496  * on success or %NULL on failure.
2497  *
2498  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2499  */
2500 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2501 {
2502         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2503                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2504                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2505                                   __builtin_return_address(0));
2506 }
2507
2508 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2509                                 const void *caller)
2510 {
2511         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2512                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2513                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2514 }
2515
2516 /**
2517  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2518  * @addr:         base address
2519  *
2520  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2521  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2522  * pointer valid.
2523  *
2524  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2525  */
2526 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2527 {
2528         struct vmap_area *va;
2529
2530         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2531         if (!va)
2532                 return NULL;
2533
2534         return va->vm;
2535 }
2536
2537 /**
2538  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2539  * @addr:           base address
2540  *
2541  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2542  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2543  * on SMP machines, except for its size or flags.
2544  *
2545  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2546  */
2547 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2548 {
2549         struct vmap_area *va;
2550
2551         might_sleep();
2552
2553         spin_lock(&vmap_area_lock);
2554         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2555         if (va && va->vm) {
2556                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2557
2558                 va->vm = NULL;
2559                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2560
2561                 kasan_free_module_shadow(vm);
2562                 free_unmap_vmap_area(va);
2563
2564                 return vm;
2565         }
2566
2567         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2568         return NULL;
2569 }
2570
2571 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2572                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2573 {
2574         int i;
2575
2576         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2577         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2578                 if (page_address(area->pages[i]))
2579                         set_direct_map(area->pages[i]);
2580 }
2581
2582 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2583 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2584 {
2585         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2586         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2587         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2588         int flush_dmap = 0;
2589         int i;
2590
2591         remove_vm_area(area->addr);
2592
2593         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2594         if (!flush_reset)
2595                 return;
2596
2597         /*
2598          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2599          * return.
2600          */
2601         if (!deallocate_pages) {
2602                 vm_unmap_aliases();
2603                 return;
2604         }
2605
2606         /*
2607          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2608          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2609          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2610          */
2611         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2612                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2613                 if (addr) {
2614                         unsigned long page_size;
2615
2616                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2617                         start = min(addr, start);
2618                         end = max(addr + page_size, end);
2619                         flush_dmap = 1;
2620                 }
2621         }
2622
2623         /*
2624          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2625          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2626          * reset the direct map permissions to the default.
2627          */
2628         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2629         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2630         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2631 }
2632
2633 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2634 {
2635         struct vm_struct *area;
2636
2637         if (!addr)
2638                 return;
2639
2640         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2641                         addr))
2642                 return;
2643
2644         area = find_vm_area(addr);
2645         if (unlikely(!area)) {
2646                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2647                                 addr);
2648                 return;
2649         }
2650
2651         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2652         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2653
2654         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2655
2656         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2657
2658         if (deallocate_pages) {
2659                 int i;
2660
2661                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2662                         struct page *page = area->pages[i];
2663
2664                         BUG_ON(!page);
2665                         mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2666                         /*
2667                          * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2668                          * can be freed as an array of order-0 allocations
2669                          */
2670                         __free_pages(page, 0);
2671                         cond_resched();
2672                 }
2673                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2674
2675                 kvfree(area->pages);
2676         }
2677
2678         kfree(area);
2679 }
2680
2681 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2682 {
2683         /*
2684          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2685          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2686          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2687          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2688          */
2689         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2690
2691         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2692                 schedule_work(&p->wq);
2693 }
2694
2695 /**
2696  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2697  * @addr:         memory base address
2698  *
2699  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2700  * except NMIs.
2701  */
2702 void vfree_atomic(const void *addr)
2703 {
2704         BUG_ON(in_nmi());
2705
2706         kmemleak_free(addr);
2707
2708         if (!addr)
2709                 return;
2710         __vfree_deferred(addr);
2711 }
2712
2713 static void __vfree(const void *addr)
2714 {
2715         if (unlikely(in_interrupt()))
2716                 __vfree_deferred(addr);
2717         else
2718                 __vunmap(addr, 1);
2719 }
2720
2721 /**
2722  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2723  * @addr:  Memory base address
2724  *
2725  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2726  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2727  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2728  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2729  *
2730  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2731  *
2732  * Context:
2733  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2734  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2735  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2736  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2737  */
2738 void vfree(const void *addr)
2739 {
2740         BUG_ON(in_nmi());
2741
2742         kmemleak_free(addr);
2743
2744         might_sleep_if(!in_interrupt());
2745
2746         if (!addr)
2747                 return;
2748
2749         __vfree(addr);
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2752
2753 /**
2754  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2755  * @addr:   memory base address
2756  *
2757  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2758  * which was created from the page array passed to vmap().
2759  *
2760  * Must not be called in interrupt context.
2761  */
2762 void vunmap(const void *addr)
2763 {
2764         BUG_ON(in_interrupt());
2765         might_sleep();
2766         if (addr)
2767                 __vunmap(addr, 0);
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2770
2771 /**
2772  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2773  * @pages: array of page pointers
2774  * @count: number of pages to map
2775  * @flags: vm_area->flags
2776  * @prot: page protection for the mapping
2777  *
2778  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2779  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2780  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2781  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2782  * vfree() is called on the return value.
2783  *
2784  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2785  */
2786 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2787            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2788 {
2789         struct vm_struct *area;
2790         unsigned long addr;
2791         unsigned long size;             /* In bytes */
2792
2793         might_sleep();
2794
2795         /*
2796          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2797          * guard compromises someone else's mappings too.
2798          */
2799         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2800                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2801
2802         if (count > totalram_pages())
2803                 return NULL;
2804
2805         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2806         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2807         if (!area)
2808                 return NULL;
2809
2810         addr = (unsigned long)area->addr;
2811         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2812                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2813                 vunmap(area->addr);
2814                 return NULL;
2815         }
2816
2817         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2818                 area->pages = pages;
2819                 area->nr_pages = count;
2820         }
2821         return area->addr;
2822 }
2823 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2824
2825 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2826 struct vmap_pfn_data {
2827         unsigned long   *pfns;
2828         pgprot_t        prot;
2829         unsigned int    idx;
2830 };
2831
2832 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2833 {
2834         struct vmap_pfn_data *data = private;
2835
2836         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2837                 return -EINVAL;
2838         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2839         return 0;
2840 }
2841
2842 /**
2843  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2844  * @pfns: array of PFNs
2845  * @count: number of pages to map
2846  * @prot: page protection for the mapping
2847  *
2848  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2849  * the start address of the mapping.
2850  */
2851 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2852 {
2853         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2854         struct vm_struct *area;
2855
2856         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2857                         __builtin_return_address(0));
2858         if (!area)
2859                 return NULL;
2860         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2861                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2862                 free_vm_area(area);
2863                 return NULL;
2864         }
2865         return area->addr;
2866 }
2867 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2868 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2869
2870 static inline unsigned int
2871 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2872                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2873 {
2874         unsigned int nr_allocated = 0;
2875         struct page *page;
2876         int i;
2877
2878         /*
2879          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2880          * the page array is partly or not at all populated due
2881          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2882          * more permissive.
2883          */
2884         if (!order) {
2885                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2886
2887                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2888                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2889
2890                         /*
2891                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2892                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2893                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2894                          * so the range is [1:100].
2895                          */
2896                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2897
2898                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2899                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2900                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2901                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2902                          */
2903                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2904                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2905                                                         nr_pages_request,
2906                                                         pages + nr_allocated);
2907
2908                         else
2909                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2910                                                         nr_pages_request,
2911                                                         pages + nr_allocated);
2912
2913                         nr_allocated += nr;
2914                         cond_resched();
2915
2916                         /*
2917                          * If zero or pages were obtained partly,
2918                          * fallback to a single page allocator.
2919                          */
2920                         if (nr != nr_pages_request)
2921                                 break;
2922                 }
2923         }
2924
2925         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2926
2927         while (nr_allocated < nr_pages) {
2928                 if (fatal_signal_pending(current))
2929                         break;
2930
2931                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2932                         page = alloc_pages(gfp, order);
2933                 else
2934                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2935                 if (unlikely(!page))
2936                         break;
2937                 /*
2938                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2939                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2940                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2941                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
2942                  * page->lru, etc.
2943                  */
2944                 if (order)
2945                         split_page(page, order);
2946
2947                 /*
2948                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2949                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2950                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2951                  */
2952                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
2953                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
2954
2955                 cond_resched();
2956                 nr_allocated += 1U << order;
2957         }
2958
2959         return nr_allocated;
2960 }
2961
2962 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2963                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
2964                                  int node)
2965 {
2966         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2967         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
2968         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2969         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
2970         unsigned long array_size;
2971         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
2972         unsigned int page_order;
2973         unsigned int flags;
2974         int ret;
2975
2976         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
2977         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
2978         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2979                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2980
2981         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2982         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2983                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2984                                         area->caller);
2985         } else {
2986                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2987         }
2988
2989         if (!area->pages) {
2990                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2991                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
2992                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
2993                 free_vm_area(area);
2994                 return NULL;
2995         }
2996
2997         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
2998         page_order = vm_area_page_order(area);
2999
3000         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3001                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3002
3003         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3004         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3005                 int i;
3006
3007                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3008                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3009         }
3010
3011         /*
3012          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3013          * allocation request, free them via __vfree() if any.
3014          */
3015         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3016                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3017                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3018                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3019                 goto fail;
3020         }
3021
3022         /*
3023          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3024          * by the scope API
3025          */
3026         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3027                 flags = memalloc_nofs_save();
3028         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3029                 flags = memalloc_noio_save();
3030
3031         do {
3032                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3033                         page_shift);
3034                 if (nofail && (ret < 0))
3035                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3036         } while (nofail && (ret < 0));
3037
3038         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3039                 memalloc_nofs_restore(flags);
3040         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3041                 memalloc_noio_restore(flags);
3042
3043         if (ret < 0) {
3044                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3045                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3046                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3047                 goto fail;
3048         }
3049
3050         return area->addr;
3051
3052 fail:
3053         __vfree(area->addr);
3054         return NULL;
3055 }
3056
3057 /**
3058  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3059  * @size:                 allocation size
3060  * @align:                desired alignment
3061  * @start:                vm area range start
3062  * @end:                  vm area range end
3063  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3064  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3065  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3066  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3067  * @caller:               caller's return address
3068  *
3069  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3070  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3071  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3072  * supported.
3073  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3074  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3075  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3076  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3077  *
3078  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3079  *
3080  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3081  * protection of @prot.
3082  *
3083  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3084  */
3085 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3086                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3087                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3088                         const void *caller)
3089 {
3090         struct vm_struct *area;
3091         void *ret;
3092         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3093         unsigned long real_size = size;
3094         unsigned long real_align = align;
3095         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3096
3097         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3098                 return NULL;
3099
3100         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3101                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3102                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3103                         real_size);
3104                 return NULL;
3105         }
3106
3107         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3108                 unsigned long size_per_node;
3109
3110                 /*
3111                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3112                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3113                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3114                  * supporting them.
3115                  */
3116
3117                 size_per_node = size;
3118                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3119                         size_per_node /= num_online_nodes();
3120                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3121                         shift = PMD_SHIFT;
3122                 else
3123                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3124
3125                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3126                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3127         }
3128
3129 again:
3130         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3131                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3132                                   gfp_mask, caller);
3133         if (!area) {
3134                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3135                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3136                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3137                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3138                 if (nofail) {
3139                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3140                         goto again;
3141                 }
3142                 goto fail;
3143         }
3144
3145         /*
3146          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3147          * kasan_unpoison_vmalloc().
3148          */
3149         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3150                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3151                         /*
3152                          * Modify protection bits to allow tagging.
3153                          * This must be done before mapping.
3154                          */
3155                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3156
3157                         /*
3158                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3159                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3160                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3161                          */
3162                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3163                 }
3164
3165                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3166                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3167         }
3168
3169         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3170         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3171         if (!ret)
3172                 goto fail;
3173
3174         /*
3175          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3176          * The init condition should match the one in post_alloc_hook()
3177          * (except for the should_skip_init() check) to make sure that memory
3178          * is initialized under the same conditions regardless of the enabled
3179          * KASAN mode.
3180          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3181          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3182          */
3183         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3184         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask))
3185                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3186         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3187         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3188
3189         /*
3190          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3191          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3192          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3193          */
3194         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3195
3196         size = PAGE_ALIGN(size);
3197         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3198                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3199
3200         return area->addr;
3201
3202 fail:
3203         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3204                 shift = PAGE_SHIFT;
3205                 align = real_align;
3206                 size = real_size;
3207                 goto again;
3208         }
3209
3210         return NULL;
3211 }
3212
3213 /**
3214  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3215  * @size:           allocation size
3216  * @align:          desired alignment
3217  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3218  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3219  * @caller:         caller's return address
3220  *
3221  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3222  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3223  *
3224  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3225  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3226  *
3227  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3228  * with mm people.
3229  *
3230  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3231  */
3232 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3233                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3234 {
3235         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3236                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3237 }
3238 /*
3239  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3240  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3241  * than that.
3242  */
3243 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3244 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3245 #endif
3246
3247 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3248 {
3249         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3250                                 __builtin_return_address(0));
3251 }
3252 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3253
3254 /**
3255  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3256  * @size:    allocation size
3257  *
3258  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3259  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3260  *
3261  * For tight control over page level allocator and protection flags
3262  * use __vmalloc() instead.
3263  *
3264  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3265  */
3266 void *vmalloc(unsigned long size)
3267 {
3268         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3269                                 __builtin_return_address(0));
3270 }
3271 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3272
3273 /**
3274  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3275  * @size:      allocation size
3276  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3277  *
3278  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3279  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3280  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3281  * huge pages for the memory
3282  *
3283  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3284  */
3285 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3286 {
3287         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3288                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3289                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3290 }
3291 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3292
3293 /**
3294  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3295  * @size:    allocation size
3296  *
3297  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3298  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3299  * The memory allocated is set to zero.
3300  *
3301  * For tight control over page level allocator and protection flags
3302  * use __vmalloc() instead.
3303  *
3304  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3305  */
3306 void *vzalloc(unsigned long size)
3307 {
3308         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3309                                 __builtin_return_address(0));
3310 }
3311 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3312
3313 /**
3314  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3315  * @size: allocation size
3316  *
3317  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3318  * without leaking data.
3319  *
3320  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3321  */
3322 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3323 {
3324         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3325                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3326                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3327                                     __builtin_return_address(0));
3328 }
3329 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3330
3331 /**
3332  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3333  * @size:         allocation size
3334  * @node:         numa node
3335  *
3336  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3337  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3338  *
3339  * For tight control over page level allocator and protection flags
3340  * use __vmalloc() instead.
3341  *
3342  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3343  */
3344 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3345 {
3346         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3347                         __builtin_return_address(0));
3348 }
3349 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3350
3351 /**
3352  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3353  * @size:       allocation size
3354  * @node:       numa node
3355  *
3356  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3357  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3358  * The memory allocated is set to zero.
3359  *
3360  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3361  */
3362 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3363 {
3364         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3365                                 __builtin_return_address(0));
3366 }
3367 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3368
3369 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3370 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3371 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3372 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3373 #else
3374 /*
3375  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3376  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3377  */
3378 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3379 #endif
3380
3381 /**
3382  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3383  * @size:       allocation size
3384  *
3385  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3386  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3387  *
3388  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3389  */
3390 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3391 {
3392         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3393                         __builtin_return_address(0));
3394 }
3395 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3396
3397 /**
3398  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3399  * @size:            allocation size
3400  *
3401  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3402  * mapped to userspace without leaking data.
3403  *
3404  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3405  */
3406 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3407 {
3408         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3409                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3410                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3411                                     __builtin_return_address(0));
3412 }
3413 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3414
3415 /*
3416  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3417  * If the page is not present, fill zero.
3418  */
3419
3420 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3421 {
3422         struct page *p;
3423         int copied = 0;
3424
3425         while (count) {
3426                 unsigned long offset, length;
3427
3428                 offset = offset_in_page(addr);
3429                 length = PAGE_SIZE - offset;
3430                 if (length > count)
3431                         length = count;
3432                 p = vmalloc_to_page(addr);
3433                 /*
3434                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3435                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3436                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3437                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3438                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3439                  */
3440                 if (p) {
3441                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3442                         void *map = kmap_atomic(p);
3443                         memcpy(buf, map + offset, length);
3444                         kunmap_atomic(map);
3445                 } else
3446                         memset(buf, 0, length);
3447
3448                 addr += length;
3449                 buf += length;
3450                 copied += length;
3451                 count -= length;
3452         }
3453         return copied;
3454 }
3455
3456 /**
3457  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3458  * @buf:     buffer for reading data
3459  * @addr:    vm address.
3460  * @count:   number of bytes to be read.
3461  *
3462  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3463  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3464  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3465  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3466  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3467  *
3468  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3469  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3470  *
3471  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3472  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3473  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3474  * any information, as /proc/kcore.
3475  *
3476  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3477  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3478  * include any intersection with valid vmalloc area
3479  */
3480 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3481 {
3482         struct vmap_area *va;
3483         struct vm_struct *vm;
3484         char *vaddr, *buf_start = buf;
3485         unsigned long buflen = count;
3486         unsigned long n;
3487
3488         addr = kasan_reset_tag(addr);
3489
3490         /* Don't allow overflow */
3491         if ((unsigned long) addr + count < count)
3492                 count = -(unsigned long) addr;
3493
3494         spin_lock(&vmap_area_lock);
3495         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3496         if (!va)
3497                 goto finished;
3498
3499         /* no intersects with alive vmap_area */
3500         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3501                 goto finished;
3502
3503         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3504                 if (!count)
3505                         break;
3506
3507                 if (!va->vm)
3508                         continue;
3509
3510                 vm = va->vm;
3511                 vaddr = (char *) vm->addr;
3512                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3513                         continue;
3514                 while (addr < vaddr) {
3515                         if (count == 0)
3516                                 goto finished;
3517                         *buf = '\0';
3518                         buf++;
3519                         addr++;
3520                         count--;
3521                 }
3522                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3523                 if (n > count)
3524                         n = count;
3525                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3526                         aligned_vread(buf, addr, n);
3527                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3528                         memset(buf, 0, n);
3529                 buf += n;
3530                 addr += n;
3531                 count -= n;
3532         }
3533 finished:
3534         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3535
3536         if (buf == buf_start)
3537                 return 0;
3538         /* zero-fill memory holes */
3539         if (buf != buf_start + buflen)
3540                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3541
3542         return buflen;
3543 }
3544
3545 /**
3546  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3547  * @vma:                vma to cover
3548  * @uaddr:              target user address to start at
3549  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3550  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3551  * @size:               size of map area
3552  *
3553  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3554  *
3555  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3556  * and that it is big enough to cover the range starting at
3557  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3558  * met.
3559  *
3560  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3561  */
3562 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3563                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3564                                 unsigned long size)
3565 {
3566         struct vm_struct *area;
3567         unsigned long off;
3568         unsigned long end_index;
3569
3570         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3571                 return -EINVAL;
3572
3573         size = PAGE_ALIGN(size);
3574
3575         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3576                 return -EINVAL;
3577
3578         area = find_vm_area(kaddr);
3579         if (!area)
3580                 return -EINVAL;
3581
3582         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3583                 return -EINVAL;
3584
3585         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3586             end_index > get_vm_area_size(area))
3587                 return -EINVAL;
3588         kaddr += off;
3589
3590         do {
3591                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3592                 int ret;
3593
3594                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3595                 if (ret)
3596                         return ret;
3597
3598                 uaddr += PAGE_SIZE;
3599                 kaddr += PAGE_SIZE;
3600                 size -= PAGE_SIZE;
3601         } while (size > 0);
3602
3603         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3604
3605         return 0;
3606 }
3607
3608 /**
3609  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3610  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3611  * @addr:               vmalloc memory
3612  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3613  *
3614  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3615  *
3616  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3617  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3618  * that criteria isn't met.
3619  *
3620  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3621  */
3622 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3623                                                 unsigned long pgoff)
3624 {
3625         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3626                                            addr, pgoff,
3627                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3628 }
3629 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3630
3631 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3632 {
3633         struct vm_struct *ret;
3634         ret = remove_vm_area(area->addr);
3635         BUG_ON(ret != area);
3636         kfree(area);
3637 }
3638 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3639
3640 #ifdef CONFIG_SMP
3641 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3642 {
3643         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3644 }
3645
3646 /**
3647  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3648  * @addr: target address
3649  *
3650  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3651  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3652  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3653  *   if there are no any areas before @addr.
3654  */
3655 static struct vmap_area *
3656 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3657 {
3658         struct vmap_area *va, *tmp;
3659         struct rb_node *n;
3660
3661         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3662         va = NULL;
3663
3664         while (n) {
3665                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3666                 if (tmp->va_start <= addr) {
3667                         va = tmp;
3668                         if (tmp->va_end >= addr)
3669                                 break;
3670
3671                         n = n->rb_right;
3672                 } else {
3673                         n = n->rb_left;
3674                 }
3675         }
3676
3677         return va;
3678 }
3679
3680 /**
3681  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3682  * of free block below VMALLOC_END
3683  * @va:
3684  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3685  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3686  * @align: alignment for required highest address
3687  *
3688  * Returns: determined end address within vmap_area
3689  */
3690 static unsigned long
3691 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3692 {
3693         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3694         unsigned long addr;
3695
3696         if (likely(*va)) {
3697                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3698                                 &free_vmap_area_list, list) {
3699                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3700                         if ((*va)->va_start < addr)
3701                                 return addr;
3702                 }
3703         }
3704
3705         return 0;
3706 }
3707
3708 /**
3709  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3710  * @offsets: array containing offset of each area
3711  * @sizes: array containing size of each area
3712  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3713  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3714  *
3715  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3716  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3717  *
3718  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3719  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3720  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3721  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3722  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3723  * areas are allocated from top.
3724  *
3725  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3726  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3727  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3728  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3729  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3730  * and the result is returned.
3731  */
3732 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3733                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3734                                      size_t align)
3735 {
3736         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3737         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3738         struct vmap_area **vas, *va;
3739         struct vm_struct **vms;
3740         int area, area2, last_area, term_area;
3741         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3742         bool purged = false;
3743         enum fit_type type;
3744
3745         /* verify parameters and allocate data structures */
3746         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3747         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3748                 start = offsets[area];
3749                 end = start + sizes[area];
3750
3751                 /* is everything aligned properly? */
3752                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3753                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3754
3755                 /* detect the area with the highest address */
3756                 if (start > offsets[last_area])
3757                         last_area = area;
3758
3759                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3760                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3761                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3762
3763                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3764                 }
3765         }
3766         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3767
3768         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3769                 WARN_ON(true);
3770                 return NULL;
3771         }
3772
3773         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3774         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3775         if (!vas || !vms)
3776                 goto err_free2;
3777
3778         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3779                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3780                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3781                 if (!vas[area] || !vms[area])
3782                         goto err_free;
3783         }
3784 retry:
3785         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3786
3787         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3788         area = term_area = last_area;
3789         start = offsets[area];
3790         end = start + sizes[area];
3791
3792         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3793         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3794
3795         while (true) {
3796                 /*
3797                  * base might have underflowed, add last_end before
3798                  * comparing.
3799                  */
3800                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3801                         goto overflow;
3802
3803                 /*
3804                  * Fitting base has not been found.
3805                  */
3806                 if (va == NULL)
3807                         goto overflow;
3808
3809                 /*
3810                  * If required width exceeds current VA block, move
3811                  * base downwards and then recheck.
3812                  */
3813                 if (base + end > va->va_end) {
3814                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3815                         term_area = area;
3816                         continue;
3817                 }
3818
3819                 /*
3820                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3821                  */
3822                 if (base + start < va->va_start) {
3823                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3824                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3825                         term_area = area;
3826                         continue;
3827                 }
3828
3829                 /*
3830                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3831                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3832                  */
3833                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3834                 if (area == term_area)
3835                         break;
3836
3837                 start = offsets[area];
3838                 end = start + sizes[area];
3839                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3840         }
3841
3842         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3843         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3844                 int ret;
3845
3846                 start = base + offsets[area];
3847                 size = sizes[area];
3848
3849                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3850                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3851                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3852                         goto recovery;
3853
3854                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3855                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3856                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3857                         goto recovery;
3858
3859                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3860                 if (unlikely(ret))
3861                         goto recovery;
3862
3863                 /* Allocated area. */
3864                 va = vas[area];
3865                 va->va_start = start;
3866                 va->va_end = start + size;
3867         }
3868
3869         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3870
3871         /* populate the kasan shadow space */
3872         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3873                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3874                         goto err_free_shadow;
3875         }
3876
3877         /* insert all vm's */
3878         spin_lock(&vmap_area_lock);
3879         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3880                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3881
3882                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3883                                  pcpu_get_vm_areas);
3884         }
3885         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3886
3887         /*
3888          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3889          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3890          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3891          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3892          */
3893         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3894                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
3895                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3896
3897         kfree(vas);
3898         return vms;
3899
3900 recovery:
3901         /*
3902          * Remove previously allocated areas. There is no
3903          * need in removing these areas from the busy tree,
3904          * because they are inserted only on the final step
3905          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3906          */
3907         while (area--) {
3908                 orig_start = vas[area]->va_start;
3909                 orig_end = vas[area]->va_end;
3910                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3911                                 &free_vmap_area_list);
3912                 if (va)
3913                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3914                                 va->va_start, va->va_end);
3915                 vas[area] = NULL;
3916         }
3917
3918 overflow:
3919         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3920         if (!purged) {
3921                 purge_vmap_area_lazy();
3922                 purged = true;
3923
3924                 /* Before "retry", check if we recover. */
3925                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3926                         if (vas[area])
3927                                 continue;
3928
3929                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3930                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3931                         if (!vas[area])
3932                                 goto err_free;
3933                 }
3934
3935                 goto retry;
3936         }
3937
3938 err_free:
3939         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3940                 if (vas[area])
3941                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3942
3943                 kfree(vms[area]);
3944         }
3945 err_free2:
3946         kfree(vas);
3947         kfree(vms);
3948         return NULL;
3949
3950 err_free_shadow:
3951         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3952         /*
3953          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3954          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3955          * being able to tolerate this case.
3956          */
3957         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3958                 orig_start = vas[area]->va_start;
3959                 orig_end = vas[area]->va_end;
3960                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3961                                 &free_vmap_area_list);
3962                 if (va)
3963                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3964                                 va->va_start, va->va_end);
3965                 vas[area] = NULL;
3966                 kfree(vms[area]);
3967         }
3968         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3969         kfree(vas);
3970         kfree(vms);
3971         return NULL;
3972 }
3973
3974 /**
3975  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3976  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3977  * @nr_vms: the number of allocated areas
3978  *
3979  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3980  */
3981 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3982 {
3983         int i;
3984
3985         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3986                 free_vm_area(vms[i]);
3987         kfree(vms);
3988 }
3989 #endif  /* CONFIG_SMP */
3990
3991 #ifdef CONFIG_PRINTK
3992 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
3993 {
3994         struct vm_struct *vm;
3995         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
3996
3997         vm = find_vm_area(objp);
3998         if (!vm)
3999                 return false;
4000         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4001                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4002         return true;
4003 }
4004 #endif
4005
4006 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4007 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4008         __acquires(&vmap_purge_lock)
4009         __acquires(&vmap_area_lock)
4010 {
4011         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4012         spin_lock(&vmap_area_lock);
4013
4014         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4015 }
4016
4017 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4018 {
4019         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4020 }
4021
4022 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4023         __releases(&vmap_area_lock)
4024         __releases(&vmap_purge_lock)
4025 {
4026         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4027         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4028 }
4029
4030 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4031 {
4032         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4033                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4034                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4035
4036                 if (!counters)
4037                         return;
4038
4039                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4040                         return;
4041                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4042                 smp_rmb();
4043
4044                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4045
4046                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4047                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4048                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4049                         if (counters[nr])
4050                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4051         }
4052 }
4053
4054 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4055 {
4056         struct vmap_area *va;
4057
4058         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4059         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4060                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4061                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4062                         va->va_end - va->va_start);
4063         }
4064         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4065 }
4066
4067 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4068 {
4069         struct vmap_area *va;
4070         struct vm_struct *v;
4071
4072         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4073
4074         /*
4075          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
4076          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
4077          */
4078         if (!va->vm) {
4079                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4080                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4081                         va->va_end - va->va_start);
4082
4083                 goto final;
4084         }
4085
4086         v = va->vm;
4087
4088         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4089                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4090
4091         if (v->caller)
4092                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4093
4094         if (v->nr_pages)
4095                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4096
4097         if (v->phys_addr)
4098                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4099
4100         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4101                 seq_puts(m, " ioremap");
4102
4103         if (v->flags & VM_ALLOC)
4104                 seq_puts(m, " vmalloc");
4105
4106         if (v->flags & VM_MAP)
4107                 seq_puts(m, " vmap");
4108
4109         if (v->flags & VM_USERMAP)
4110                 seq_puts(m, " user");
4111
4112         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4113                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4114
4115         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4116                 seq_puts(m, " vpages");
4117
4118         show_numa_info(m, v);
4119         seq_putc(m, '\n');
4120
4121         /*
4122          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4123          */
4124 final:
4125         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4126                 show_purge_info(m);
4127
4128         return 0;
4129 }
4130
4131 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4132         .start = s_start,
4133         .next = s_next,
4134         .stop = s_stop,
4135         .show = s_show,
4136 };
4137
4138 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4139 {
4140         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4141                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4142                                 &vmalloc_op,
4143                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4144         else
4145                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4146         return 0;
4147 }
4148 module_init(proc_vmalloc_init);
4149
4150 #endif
This page took 0.258734 seconds and 4 git commands to generate.