GNU Linux-libre 4.14.290-gnu1
[releases.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/nmi.h>
26 #include <linux/syscalls.h>
27 #include <linux/console.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/list.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/compiler.h>
32 #include <linux/ktime.h>
33 #include <linux/set_memory.h>
34
35 #include <linux/uaccess.h>
36 #include <asm/mmu_context.h>
37 #include <asm/pgtable.h>
38 #include <asm/tlbflush.h>
39 #include <asm/io.h>
40
41 #include "power.h"
42
43 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
44 static bool hibernate_restore_protection;
45 static bool hibernate_restore_protection_active;
46
47 void enable_restore_image_protection(void)
48 {
49         hibernate_restore_protection = true;
50 }
51
52 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
53 {
54         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
55 }
56
57 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
58 {
59         hibernate_restore_protection_active = false;
60 }
61
62 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
63 {
64         if (hibernate_restore_protection_active)
65                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
66 }
67
68 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
69 {
70         if (hibernate_restore_protection_active)
71                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
72 }
73 #else
74 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
75 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
76 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
77 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
78 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
79
80 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
81 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
82 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
83
84 /*
85  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
86  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
87  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
88  */
89 unsigned long reserved_size;
90
91 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
92 {
93         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
94 }
95
96 /*
97  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
98  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
99  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
100  * try to create the smallest image possible.
101  */
102 unsigned long image_size;
103
104 void __init hibernate_image_size_init(void)
105 {
106         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
107 }
108
109 /*
110  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
111  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
112  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
113  * directly to their "original" page frames.
114  */
115 struct pbe *restore_pblist;
116
117 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
118
119 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
120
121 struct linked_page {
122         struct linked_page *next;
123         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
124 } __packed;
125
126 /*
127  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
128  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
129  * memory contents.
130  */
131 static struct linked_page *safe_pages_list;
132
133 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
134 static void *buffer;
135
136 #define PG_ANY          0
137 #define PG_SAFE         1
138 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
139 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
140
141 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
142
143 /**
144  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
145  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
146  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
147  *
148  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
149  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
150  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
151  * using allocated_unsafe_pages.
152  *
153  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
154  * swsusp_free() can release it.
155  */
156 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
157 {
158         void *res;
159
160         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
161         if (safe_needed)
162                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
163                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
164                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
165                         allocated_unsafe_pages++;
166                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
167                 }
168         if (res) {
169                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
170                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
171         }
172         return res;
173 }
174
175 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
176 {
177         if (safe_pages_list) {
178                 void *ret = safe_pages_list;
179
180                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
181                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
182                 return ret;
183         }
184         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
185 }
186
187 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
188 {
189         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
190 }
191
192 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
193 {
194         struct page *page;
195
196         page = alloc_page(gfp_mask);
197         if (page) {
198                 swsusp_set_page_forbidden(page);
199                 swsusp_set_page_free(page);
200         }
201         return page;
202 }
203
204 static void recycle_safe_page(void *page_address)
205 {
206         struct linked_page *lp = page_address;
207
208         lp->next = safe_pages_list;
209         safe_pages_list = lp;
210 }
211
212 /**
213  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
214  * @addr: Address of the page to free.
215  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
216  *
217  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
218  * set by it are affected).
219  */
220 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
221 {
222         struct page *page;
223
224         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
225
226         page = virt_to_page(addr);
227
228         swsusp_unset_page_forbidden(page);
229         if (clear_nosave_free)
230                 swsusp_unset_page_free(page);
231
232         __free_page(page);
233 }
234
235 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
236                                       int clear_page_nosave)
237 {
238         while (list) {
239                 struct linked_page *lp = list->next;
240
241                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
242                 list = lp;
243         }
244 }
245
246 /*
247  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
248  * a linked list of pages called 'the chain'.
249  *
250  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
251  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
252  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
253  * chain.
254  *
255  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
256  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
257  */
258 struct chain_allocator {
259         struct linked_page *chain;      /* the chain */
260         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
261                                            of the current page */
262         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
263         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
264 };
265
266 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
267                        int safe_needed)
268 {
269         ca->chain = NULL;
270         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
271         ca->gfp_mask = gfp_mask;
272         ca->safe_needed = safe_needed;
273 }
274
275 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
276 {
277         void *ret;
278
279         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
280                 struct linked_page *lp;
281
282                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
283                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
284                 if (!lp)
285                         return NULL;
286
287                 lp->next = ca->chain;
288                 ca->chain = lp;
289                 ca->used_space = 0;
290         }
291         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
292         ca->used_space += size;
293         return ret;
294 }
295
296 /**
297  * Data types related to memory bitmaps.
298  *
299  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
300  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
301  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
302  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
303  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
304  *
305  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
306  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
307  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
308  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
309  *
310  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
311  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
312  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
313  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
314  *
315  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
316  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
317  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
318  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
319  *
320  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
321  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
322  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
323  * the represented memory area.
324  *
325  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
326  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
327  * from create_mem_extents).
328  *
329  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
330  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
331  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
332  * access of the memory bitmap.
333  *
334  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
335  */
336
337 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
338
339 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
340 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
341 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
342
343 /*
344  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
345  * of the rtree together for easy linear iteration over
346  * bits and easy freeing
347  */
348 struct rtree_node {
349         struct list_head list;
350         unsigned long *data;
351 };
352
353 /*
354  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
355  * populated memory zone.
356  */
357 struct mem_zone_bm_rtree {
358         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
359         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
360         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
361         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
362         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
363         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
364         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
365         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
366 };
367
368 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
369
370 struct bm_position {
371         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
372         struct rtree_node *node;
373         unsigned long node_pfn;
374         int node_bit;
375 };
376
377 struct memory_bitmap {
378         struct list_head zones;
379         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
380                                            bitmap objects and bitmap block
381                                            objects */
382         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
383 };
384
385 /* Functions that operate on memory bitmaps */
386
387 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
388 #if BITS_PER_LONG == 32
389 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
390 #else
391 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
392 #endif
393 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
394
395 /**
396  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
397  *
398  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
399  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
400  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
401  */
402 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
403                                            struct chain_allocator *ca,
404                                            struct list_head *list)
405 {
406         struct rtree_node *node;
407
408         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
409         if (!node)
410                 return NULL;
411
412         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
413         if (!node->data)
414                 return NULL;
415
416         list_add_tail(&node->list, list);
417
418         return node;
419 }
420
421 /**
422  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
423  *
424  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
425  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
426  * counter.
427  */
428 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
429                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
430 {
431         struct rtree_node *node, *block, **dst;
432         unsigned int levels_needed, block_nr;
433         int i;
434
435         block_nr = zone->blocks;
436         levels_needed = 0;
437
438         /* How many levels do we need for this block nr? */
439         while (block_nr) {
440                 levels_needed += 1;
441                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
442         }
443
444         /* Make sure the rtree has enough levels */
445         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
446                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
447                                         &zone->nodes);
448                 if (!node)
449                         return -ENOMEM;
450
451                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
452                 zone->rtree = node;
453                 zone->levels += 1;
454         }
455
456         /* Allocate new block */
457         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
458         if (!block)
459                 return -ENOMEM;
460
461         /* Now walk the rtree to insert the block */
462         node = zone->rtree;
463         dst = &zone->rtree;
464         block_nr = zone->blocks;
465         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
466                 int index;
467
468                 if (!node) {
469                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
470                                                 &zone->nodes);
471                         if (!node)
472                                 return -ENOMEM;
473                         *dst = node;
474                 }
475
476                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
477                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
478                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
479                 node = *dst;
480         }
481
482         zone->blocks += 1;
483         *dst = block;
484
485         return 0;
486 }
487
488 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
489                                int clear_nosave_free);
490
491 /**
492  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
493  *
494  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
495  * This function also allocated and builds the radix tree for the
496  * zone.
497  */
498 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
499                                                       int safe_needed,
500                                                       struct chain_allocator *ca,
501                                                       unsigned long start,
502                                                       unsigned long end)
503 {
504         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
505         unsigned int i, nr_blocks;
506         unsigned long pages;
507
508         pages = end - start;
509         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
510         if (!zone)
511                 return NULL;
512
513         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
514         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
515         zone->start_pfn = start;
516         zone->end_pfn = end;
517         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
518
519         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
520                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
521                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
522                         return NULL;
523                 }
524         }
525
526         return zone;
527 }
528
529 /**
530  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
531  *
532  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
533  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
534  * structs.
535  */
536 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
537                                int clear_nosave_free)
538 {
539         struct rtree_node *node;
540
541         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
542                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
543
544         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
545                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
546 }
547
548 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
549 {
550         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
551                                   list);
552         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
553                                   struct rtree_node, list);
554         bm->cur.node_pfn = 0;
555         bm->cur.node_bit = 0;
556 }
557
558 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
559
560 struct mem_extent {
561         struct list_head hook;
562         unsigned long start;
563         unsigned long end;
564 };
565
566 /**
567  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
568  * @list: List of extents to free.
569  */
570 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
571 {
572         struct mem_extent *ext, *aux;
573
574         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
575                 list_del(&ext->hook);
576                 kfree(ext);
577         }
578 }
579
580 /**
581  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
582  * @list: List to put the extents into.
583  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
584  *
585  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
586  */
587 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
588 {
589         struct zone *zone;
590
591         INIT_LIST_HEAD(list);
592
593         for_each_populated_zone(zone) {
594                 unsigned long zone_start, zone_end;
595                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
596
597                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
598                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
599
600                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
601                         if (zone_start <= ext->end)
602                                 break;
603
604                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
605                         /* New extent is necessary */
606                         struct mem_extent *new_ext;
607
608                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
609                         if (!new_ext) {
610                                 free_mem_extents(list);
611                                 return -ENOMEM;
612                         }
613                         new_ext->start = zone_start;
614                         new_ext->end = zone_end;
615                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
616                         continue;
617                 }
618
619                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
620                 if (zone_start < ext->start)
621                         ext->start = zone_start;
622                 if (zone_end > ext->end)
623                         ext->end = zone_end;
624
625                 /* More merging may be possible */
626                 cur = ext;
627                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
628                         if (zone_end < cur->start)
629                                 break;
630                         if (zone_end < cur->end)
631                                 ext->end = cur->end;
632                         list_del(&cur->hook);
633                         kfree(cur);
634                 }
635         }
636
637         return 0;
638 }
639
640 /**
641  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
642  */
643 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
644                             int safe_needed)
645 {
646         struct chain_allocator ca;
647         struct list_head mem_extents;
648         struct mem_extent *ext;
649         int error;
650
651         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
652         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
653
654         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
655         if (error)
656                 return error;
657
658         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
659                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
660
661                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
662                                             ext->start, ext->end);
663                 if (!zone) {
664                         error = -ENOMEM;
665                         goto Error;
666                 }
667                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
668         }
669
670         bm->p_list = ca.chain;
671         memory_bm_position_reset(bm);
672  Exit:
673         free_mem_extents(&mem_extents);
674         return error;
675
676  Error:
677         bm->p_list = ca.chain;
678         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
679         goto Exit;
680 }
681
682 /**
683  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
684  * @bm: Memory bitmap.
685  */
686 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
687 {
688         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
689
690         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
691                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
692
693         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
694
695         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
696 }
697
698 /**
699  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
700  *
701  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
702  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
703  *
704  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
705  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
706  */
707 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
708                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
709 {
710         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
711         struct rtree_node *node;
712         int i, block_nr;
713
714         zone = bm->cur.zone;
715
716         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
717                 goto zone_found;
718
719         zone = NULL;
720
721         /* Find the right zone */
722         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
723                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
724                         zone = curr;
725                         break;
726                 }
727         }
728
729         if (!zone)
730                 return -EFAULT;
731
732 zone_found:
733         /*
734          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
735          * for our PFN.
736          */
737
738         /*
739          * If the zone we wish to scan is the the current zone and the
740          * pfn falls into the current node then we do not need to walk
741          * the tree.
742          */
743         node = bm->cur.node;
744         if (zone == bm->cur.zone &&
745             ((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
746                 goto node_found;
747
748         node      = zone->rtree;
749         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
750
751         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
752                 int index;
753
754                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
755                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
756                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
757                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
758         }
759
760 node_found:
761         /* Update last position */
762         bm->cur.zone = zone;
763         bm->cur.node = node;
764         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
765
766         /* Set return values */
767         *addr = node->data;
768         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
769
770         return 0;
771 }
772
773 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
774 {
775         void *addr;
776         unsigned int bit;
777         int error;
778
779         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
780         BUG_ON(error);
781         set_bit(bit, addr);
782 }
783
784 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
785 {
786         void *addr;
787         unsigned int bit;
788         int error;
789
790         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
791         if (!error)
792                 set_bit(bit, addr);
793
794         return error;
795 }
796
797 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
798 {
799         void *addr;
800         unsigned int bit;
801         int error;
802
803         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
804         BUG_ON(error);
805         clear_bit(bit, addr);
806 }
807
808 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
809 {
810         int bit;
811
812         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
813         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
814 }
815
816 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
817 {
818         void *addr;
819         unsigned int bit;
820         int error;
821
822         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
823         BUG_ON(error);
824         return test_bit(bit, addr);
825 }
826
827 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
828 {
829         void *addr;
830         unsigned int bit;
831
832         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
833 }
834
835 /*
836  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
837  *
838  * Set the position to the beginning of the next node in the
839  * memory bitmap. This is either the next node in the current
840  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
841  * next zone.
842  *
843  * Return true if there is a next node, false otherwise.
844  */
845 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
846 {
847         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
848                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
849                                           struct rtree_node, list);
850                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
851                 bm->cur.node_bit  = 0;
852                 touch_softlockup_watchdog();
853                 return true;
854         }
855
856         /* No more nodes, goto next zone */
857         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
858                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
859                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
860                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
861                                           struct rtree_node, list);
862                 bm->cur.node_pfn = 0;
863                 bm->cur.node_bit = 0;
864                 return true;
865         }
866
867         /* No more zones */
868         return false;
869 }
870
871 /**
872  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
873  * @bm: Memory bitmap.
874  *
875  * Starting from the last returned position this function searches for the next
876  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
877  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
878  *
879  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
880  * this function for the given memory bitmap.
881  */
882 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
883 {
884         unsigned long bits, pfn, pages;
885         int bit;
886
887         do {
888                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
889                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
890                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
891                                           bm->cur.node_bit);
892                 if (bit < bits) {
893                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
894                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
895                         return pfn;
896                 }
897         } while (rtree_next_node(bm));
898
899         return BM_END_OF_MAP;
900 }
901
902 /*
903  * This structure represents a range of page frames the contents of which
904  * should not be saved during hibernation.
905  */
906 struct nosave_region {
907         struct list_head list;
908         unsigned long start_pfn;
909         unsigned long end_pfn;
910 };
911
912 static LIST_HEAD(nosave_regions);
913
914 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
915 {
916         struct rtree_node *node;
917
918         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
919                 recycle_safe_page(node->data);
920
921         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
922                 recycle_safe_page(node->data);
923 }
924
925 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
926 {
927         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
928         struct linked_page *p_list;
929
930         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
931                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
932
933         p_list = bm->p_list;
934         while (p_list) {
935                 struct linked_page *lp = p_list;
936
937                 p_list = lp->next;
938                 recycle_safe_page(lp);
939         }
940 }
941
942 /**
943  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
944  *
945  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
946  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
947  */
948 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
949                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
950 {
951         struct nosave_region *region;
952
953         if (start_pfn >= end_pfn)
954                 return;
955
956         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
957                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
958                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
959                                         struct nosave_region, list);
960                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
961                         region->end_pfn = end_pfn;
962                         goto Report;
963                 }
964         }
965         if (use_kmalloc) {
966                 /* During init, this shouldn't fail */
967                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
968                 BUG_ON(!region);
969         } else {
970                 /* This allocation cannot fail */
971                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
972         }
973         region->start_pfn = start_pfn;
974         region->end_pfn = end_pfn;
975         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
976  Report:
977         printk(KERN_INFO "PM: Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
978                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
979                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
980 }
981
982 /*
983  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
984  * should not be saved during the suspend.
985  */
986 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
987
988 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
989 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
990
991 /*
992  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
993  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
994  */
995
996 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
997 {
998         if (free_pages_map)
999                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1000 }
1001
1002 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
1003 {
1004         return free_pages_map ?
1005                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1006 }
1007
1008 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1009 {
1010         if (free_pages_map)
1011                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1012 }
1013
1014 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1015 {
1016         if (forbidden_pages_map)
1017                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1018 }
1019
1020 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1021 {
1022         return forbidden_pages_map ?
1023                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1024 }
1025
1026 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1027 {
1028         if (forbidden_pages_map)
1029                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1030 }
1031
1032 /**
1033  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1034  * @bm: Memory bitmap.
1035  *
1036  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1037  * should not be saved.
1038  */
1039 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1040 {
1041         struct nosave_region *region;
1042
1043         if (list_empty(&nosave_regions))
1044                 return;
1045
1046         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1047                 unsigned long pfn;
1048
1049                 pr_debug("PM: Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1050                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1051                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1052                                 - 1);
1053
1054                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1055                         if (pfn_valid(pfn)) {
1056                                 /*
1057                                  * It is safe to ignore the result of
1058                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1059                                  * touch the PFNs for which the error is
1060                                  * returned anyway.
1061                                  */
1062                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1063                         }
1064         }
1065 }
1066
1067 /**
1068  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1069  *
1070  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1071  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1072  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1073  * touched before both bitmaps are set up.
1074  */
1075 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1076 {
1077         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1078         int error = 0;
1079
1080         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1081                 return 0;
1082         else
1083                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1084
1085         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1086         if (!bm1)
1087                 return -ENOMEM;
1088
1089         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1090         if (error)
1091                 goto Free_first_object;
1092
1093         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1094         if (!bm2)
1095                 goto Free_first_bitmap;
1096
1097         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1098         if (error)
1099                 goto Free_second_object;
1100
1101         forbidden_pages_map = bm1;
1102         free_pages_map = bm2;
1103         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1104
1105         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
1106
1107         return 0;
1108
1109  Free_second_object:
1110         kfree(bm2);
1111  Free_first_bitmap:
1112         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1113  Free_first_object:
1114         kfree(bm1);
1115         return -ENOMEM;
1116 }
1117
1118 /**
1119  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1120  *
1121  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1122  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1123  * referred to while they are being freed.
1124  */
1125 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1126 {
1127         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1128
1129         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1130                 return;
1131
1132         bm1 = forbidden_pages_map;
1133         bm2 = free_pages_map;
1134         forbidden_pages_map = NULL;
1135         free_pages_map = NULL;
1136         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1137         kfree(bm1);
1138         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1139         kfree(bm2);
1140
1141         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1142 }
1143
1144 void clear_free_pages(void)
1145 {
1146 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1147         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1148         unsigned long pfn;
1149
1150         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1151                 return;
1152
1153         memory_bm_position_reset(bm);
1154         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1155         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1156                 if (pfn_valid(pfn))
1157                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1158
1159                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1160         }
1161         memory_bm_position_reset(bm);
1162         pr_info("PM: free pages cleared after restore\n");
1163 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1164 }
1165
1166 /**
1167  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1168  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1169  *
1170  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1171  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1172  * the exact number).
1173  */
1174 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1175 {
1176         unsigned int rtree, nodes;
1177
1178         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1179         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1180                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1181         while (nodes > 1) {
1182                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1183                 rtree += nodes;
1184         }
1185
1186         return 2 * rtree;
1187 }
1188
1189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1190 /**
1191  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1192  *
1193  * The returned number is system-wide.
1194  */
1195 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1196 {
1197         struct zone *zone;
1198         unsigned int cnt = 0;
1199
1200         for_each_populated_zone(zone)
1201                 if (is_highmem(zone))
1202                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1203
1204         return cnt;
1205 }
1206
1207 /**
1208  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1209  *
1210  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1211  *
1212  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1213  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1214  */
1215 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1216 {
1217         struct page *page;
1218
1219         if (!pfn_valid(pfn))
1220                 return NULL;
1221
1222         page = pfn_to_page(pfn);
1223         if (page_zone(page) != zone)
1224                 return NULL;
1225
1226         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1227
1228         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1229             PageReserved(page))
1230                 return NULL;
1231
1232         if (page_is_guard(page))
1233                 return NULL;
1234
1235         return page;
1236 }
1237
1238 /**
1239  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1240  */
1241 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1242 {
1243         struct zone *zone;
1244         unsigned int n = 0;
1245
1246         for_each_populated_zone(zone) {
1247                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1248
1249                 if (!is_highmem(zone))
1250                         continue;
1251
1252                 mark_free_pages(zone);
1253                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1254                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1255                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1256                                 n++;
1257         }
1258         return n;
1259 }
1260 #else
1261 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1262 {
1263         return NULL;
1264 }
1265 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1266
1267 /**
1268  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1269  *
1270  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1271  * image.
1272  *
1273  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1274  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1275  * a free chunk of pages.
1276  */
1277 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1278 {
1279         struct page *page;
1280
1281         if (!pfn_valid(pfn))
1282                 return NULL;
1283
1284         page = pfn_to_page(pfn);
1285         if (page_zone(page) != zone)
1286                 return NULL;
1287
1288         BUG_ON(PageHighMem(page));
1289
1290         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1291                 return NULL;
1292
1293         if (PageReserved(page)
1294             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1295                 return NULL;
1296
1297         if (page_is_guard(page))
1298                 return NULL;
1299
1300         return page;
1301 }
1302
1303 /**
1304  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1305  */
1306 static unsigned int count_data_pages(void)
1307 {
1308         struct zone *zone;
1309         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1310         unsigned int n = 0;
1311
1312         for_each_populated_zone(zone) {
1313                 if (is_highmem(zone))
1314                         continue;
1315
1316                 mark_free_pages(zone);
1317                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1318                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1319                         if (saveable_page(zone, pfn))
1320                                 n++;
1321         }
1322         return n;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1327  * task structs.
1328  */
1329 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1330 {
1331         int n;
1332
1333         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1334                 *dst++ = *src++;
1335 }
1336
1337 /**
1338  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1339  *
1340  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1341  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1342  * and in that case kernel_page_present() always returns 'true').
1343  */
1344 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1345 {
1346         if (kernel_page_present(s_page)) {
1347                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1348         } else {
1349                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1350                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1351                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1352         }
1353 }
1354
1355 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1356 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1357 {
1358         return is_highmem(zone) ?
1359                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1360 }
1361
1362 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1363 {
1364         struct page *s_page, *d_page;
1365         void *src, *dst;
1366
1367         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1368         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1369         if (PageHighMem(s_page)) {
1370                 src = kmap_atomic(s_page);
1371                 dst = kmap_atomic(d_page);
1372                 do_copy_page(dst, src);
1373                 kunmap_atomic(dst);
1374                 kunmap_atomic(src);
1375         } else {
1376                 if (PageHighMem(d_page)) {
1377                         /*
1378                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1379                          * data modified by kmap_atomic()
1380                          */
1381                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1382                         dst = kmap_atomic(d_page);
1383                         copy_page(dst, buffer);
1384                         kunmap_atomic(dst);
1385                 } else {
1386                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1387                 }
1388         }
1389 }
1390 #else
1391 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1392
1393 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1394 {
1395         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1396                                 pfn_to_page(src_pfn));
1397 }
1398 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1399
1400 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1401                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1402 {
1403         struct zone *zone;
1404         unsigned long pfn;
1405
1406         for_each_populated_zone(zone) {
1407                 unsigned long max_zone_pfn;
1408
1409                 mark_free_pages(zone);
1410                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1411                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1412                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1413                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1414         }
1415         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1416         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1417         for(;;) {
1418                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1419                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1420                         break;
1421                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1422         }
1423 }
1424
1425 /* Total number of image pages */
1426 static unsigned int nr_copy_pages;
1427 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1428 static unsigned int nr_meta_pages;
1429 /*
1430  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1431  * before suspending devices.
1432  */
1433 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1434 /*
1435  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1436  * hibernation image pages (during restore)
1437  */
1438 static struct memory_bitmap orig_bm;
1439 /*
1440  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1441  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1442  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1443  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1444  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1445  * this purpose.
1446  */
1447 static struct memory_bitmap copy_bm;
1448
1449 /**
1450  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1451  *
1452  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1453  * released after resume.
1454  */
1455 void swsusp_free(void)
1456 {
1457         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1458
1459         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1460                 goto out;
1461
1462         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1463         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1464
1465 loop:
1466         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1467         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1468
1469         /*
1470          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1471          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1472          */
1473         do {
1474                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1475                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1476                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1477                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1478         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1479
1480         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1481                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1482
1483                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1484                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1485                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1486                 __free_page(page);
1487                 goto loop;
1488         }
1489
1490 out:
1491         nr_copy_pages = 0;
1492         nr_meta_pages = 0;
1493         restore_pblist = NULL;
1494         buffer = NULL;
1495         alloc_normal = 0;
1496         alloc_highmem = 0;
1497         hibernate_restore_protection_end();
1498 }
1499
1500 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1501
1502 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1503
1504 /**
1505  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1506  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1507  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1508  *
1509  * Return value: Number of page frames actually allocated
1510  */
1511 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1512 {
1513         unsigned long nr_alloc = 0;
1514
1515         while (nr_pages > 0) {
1516                 struct page *page;
1517
1518                 page = alloc_image_page(mask);
1519                 if (!page)
1520                         break;
1521                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1522                 if (PageHighMem(page))
1523                         alloc_highmem++;
1524                 else
1525                         alloc_normal++;
1526                 nr_pages--;
1527                 nr_alloc++;
1528         }
1529
1530         return nr_alloc;
1531 }
1532
1533 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1534                                               unsigned long avail_normal)
1535 {
1536         unsigned long alloc;
1537
1538         if (avail_normal <= alloc_normal)
1539                 return 0;
1540
1541         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1542         if (nr_pages < alloc)
1543                 alloc = nr_pages;
1544
1545         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1546 }
1547
1548 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1549 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1550 {
1551         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1552 }
1553
1554 /**
1555  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1556  */
1557 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1558 {
1559         x *= multiplier;
1560         do_div(x, base);
1561         return (unsigned long)x;
1562 }
1563
1564 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1565                                                   unsigned long highmem,
1566                                                   unsigned long total)
1567 {
1568         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1569
1570         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1571 }
1572 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1573 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1574 {
1575         return 0;
1576 }
1577
1578 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1579                                                          unsigned long highmem,
1580                                                          unsigned long total)
1581 {
1582         return 0;
1583 }
1584 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1585
1586 /**
1587  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1588  */
1589 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1590 {
1591         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1592
1593         save = count_data_pages();
1594         if (alloc_normal >= save) {
1595                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1596                 save = 0;
1597         } else {
1598                 to_free_normal = 0;
1599                 save -= alloc_normal;
1600         }
1601         save += count_highmem_pages();
1602         if (alloc_highmem >= save) {
1603                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1604         } else {
1605                 to_free_highmem = 0;
1606                 save -= alloc_highmem;
1607                 if (to_free_normal > save)
1608                         to_free_normal -= save;
1609                 else
1610                         to_free_normal = 0;
1611         }
1612         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1613
1614         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1615
1616         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1617                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1618                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1619
1620                 if (PageHighMem(page)) {
1621                         if (!to_free_highmem)
1622                                 continue;
1623                         to_free_highmem--;
1624                         alloc_highmem--;
1625                 } else {
1626                         if (!to_free_normal)
1627                                 continue;
1628                         to_free_normal--;
1629                         alloc_normal--;
1630                 }
1631                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1632                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1633                 swsusp_unset_page_free(page);
1634                 __free_page(page);
1635         }
1636
1637         return free;
1638 }
1639
1640 /**
1641  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1642  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1643  *
1644  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1645  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1646  * preallocating memory.
1647  *
1648  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1649  *
1650  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1651  *
1652  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1653  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1654  * minus mapped file pages.
1655  */
1656 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1657 {
1658         unsigned long size;
1659
1660         size = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1661                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1662                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1663                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1664                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1665                 - global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1666
1667         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1668 }
1669
1670 /**
1671  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1672  *
1673  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1674  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1675  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1676  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1677  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1678  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1679  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1680  * total number of available page frames and allocate at least
1681  *
1682  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1683  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1684  *
1685  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1686  *
1687  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1688  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1689  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1690  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1691  */
1692 int hibernate_preallocate_memory(void)
1693 {
1694         struct zone *zone;
1695         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1696         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1697         ktime_t start, stop;
1698         int error;
1699
1700         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1701         start = ktime_get();
1702
1703         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1704         if (error)
1705                 goto err_out;
1706
1707         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1708         if (error)
1709                 goto err_out;
1710
1711         alloc_normal = 0;
1712         alloc_highmem = 0;
1713
1714         /* Count the number of saveable data pages. */
1715         save_highmem = count_highmem_pages();
1716         saveable = count_data_pages();
1717
1718         /*
1719          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1720          * number of pages needed for image metadata (size).
1721          */
1722         count = saveable;
1723         saveable += save_highmem;
1724         highmem = save_highmem;
1725         size = 0;
1726         for_each_populated_zone(zone) {
1727                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1728                 if (is_highmem(zone))
1729                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1730                 else
1731                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1732         }
1733         avail_normal = count;
1734         count += highmem;
1735         count -= totalreserve_pages;
1736
1737         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1738         size += page_key_additional_pages(saveable);
1739
1740         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1741         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1742                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1743         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1744         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1745         if (size > max_size)
1746                 size = max_size;
1747         /*
1748          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1749          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1750          * the image and we're done.
1751          */
1752         if (size >= saveable) {
1753                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1754                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1755                 goto out;
1756         }
1757
1758         /* Estimate the minimum size of the image. */
1759         pages = minimum_image_size(saveable);
1760         /*
1761          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1762          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1763          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1764          */
1765         if (avail_normal > pages)
1766                 avail_normal -= pages;
1767         else
1768                 avail_normal = 0;
1769         if (size < pages)
1770                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1771
1772         /*
1773          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1774          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1775          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1776          * test cases.
1777          */
1778         shrink_all_memory(saveable - size);
1779
1780         /*
1781          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1782          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1783          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1784          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1785          * highmem and non-highmem zones separately.
1786          */
1787         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1788         alloc = count - max_size;
1789         if (alloc > pages_highmem)
1790                 alloc -= pages_highmem;
1791         else
1792                 alloc = 0;
1793         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1794         if (pages < alloc) {
1795                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1796                 alloc -= pages;
1797                 pages += pages_highmem;
1798                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1799                 if (pages_highmem < alloc)
1800                         goto err_out;
1801                 pages += pages_highmem;
1802                 /*
1803                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1804                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1805                  */
1806                 alloc = (count - pages) - size;
1807                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1808         } else {
1809                 /*
1810                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1811                  * and we want to reduce this number down to size.
1812                  */
1813                 alloc = max_size - size;
1814                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1815                 pages_highmem += size;
1816                 alloc -= size;
1817                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1818                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1819                 pages += pages_highmem + size;
1820         }
1821
1822         /*
1823          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1824          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1825          * ones now.
1826          */
1827         pages -= free_unnecessary_pages();
1828
1829  out:
1830         stop = ktime_get();
1831         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1832         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1833
1834         return 0;
1835
1836  err_out:
1837         printk(KERN_CONT "\n");
1838         swsusp_free();
1839         return -ENOMEM;
1840 }
1841
1842 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1843 /**
1844  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1845  *
1846  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1847  * copies of highmem pages.
1848  */
1849 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1850 {
1851         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1852
1853         if (free_highmem >= nr_highmem)
1854                 nr_highmem = 0;
1855         else
1856                 nr_highmem -= free_highmem;
1857
1858         return nr_highmem;
1859 }
1860 #else
1861 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1862 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1863
1864 /**
1865  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1866  */
1867 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1868 {
1869         struct zone *zone;
1870         unsigned int free = alloc_normal;
1871
1872         for_each_populated_zone(zone)
1873                 if (!is_highmem(zone))
1874                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1875
1876         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1877         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1878                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1879
1880         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1881 }
1882
1883 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1884 /**
1885  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1886  *
1887  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1888  * buffer to copy them and/or load their data.
1889  */
1890 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1891 {
1892         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1893         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1894 }
1895
1896 /**
1897  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1898  *
1899  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1900  * pages is less than that, allocate them all.
1901  */
1902 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1903                                                unsigned int nr_highmem)
1904 {
1905         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1906
1907         if (to_alloc > nr_highmem)
1908                 to_alloc = nr_highmem;
1909
1910         nr_highmem -= to_alloc;
1911         while (to_alloc-- > 0) {
1912                 struct page *page;
1913
1914                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1915                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1916         }
1917         return nr_highmem;
1918 }
1919 #else
1920 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1921
1922 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1923                                                unsigned int n) { return 0; }
1924 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1925
1926 /**
1927  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1928  *
1929  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1930  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1931  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1932  *
1933  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1934  * also be located in the high memory, because of the way in which
1935  * copy_data_pages() works.
1936  */
1937 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1938                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1939 {
1940         if (nr_highmem > 0) {
1941                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1942                         goto err_out;
1943                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1944                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1945                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1946                 }
1947         }
1948         if (nr_pages > alloc_normal) {
1949                 nr_pages -= alloc_normal;
1950                 while (nr_pages-- > 0) {
1951                         struct page *page;
1952
1953                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1954                         if (!page)
1955                                 goto err_out;
1956                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1957                 }
1958         }
1959
1960         return 0;
1961
1962  err_out:
1963         swsusp_free();
1964         return -ENOMEM;
1965 }
1966
1967 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1968 {
1969         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1970
1971         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1972
1973         drain_local_pages(NULL);
1974         nr_pages = count_data_pages();
1975         nr_highmem = count_highmem_pages();
1976         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1977
1978         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1979                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1980                 return -ENOMEM;
1981         }
1982
1983         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1984                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1985                 return -ENOMEM;
1986         }
1987
1988         /*
1989          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1990          * Kill them.
1991          */
1992         drain_local_pages(NULL);
1993         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1994
1995         /*
1996          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1997          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1998          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1999          */
2000
2001         nr_pages += nr_highmem;
2002         nr_copy_pages = nr_pages;
2003         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2004
2005         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
2006                 nr_pages);
2007
2008         return 0;
2009 }
2010
2011 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2012 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2013 {
2014         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2015         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2016         return 0;
2017 }
2018
2019 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2020 {
2021         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2022                 return "kernel version";
2023         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2024                 return "system type";
2025         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2026                 return "kernel release";
2027         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2028                 return "version";
2029         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2030                 return "machine";
2031         return NULL;
2032 }
2033 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2034
2035 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2036 {
2037         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2038 }
2039
2040 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2041 {
2042         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2043         info->num_physpages = get_num_physpages();
2044         info->image_pages = nr_copy_pages;
2045         info->pages = snapshot_get_image_size();
2046         info->size = info->pages;
2047         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2048         return init_header_complete(info);
2049 }
2050
2051 /**
2052  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2053  * @bm: Memory bitmap.
2054  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2055  *
2056  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2057  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2058  */
2059 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2060 {
2061         int j;
2062
2063         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2064                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2065                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2066                         break;
2067                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2068                 page_key_read(buf + j);
2069         }
2070 }
2071
2072 /**
2073  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2074  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2075  *
2076  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2077  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2078  * passed to this function every next time.
2079  *
2080  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2081  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2082  * location computed by the data_of() macro.
2083  *
2084  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2085  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2086  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2087  */
2088 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2089 {
2090         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2091                 return 0;
2092
2093         if (!buffer) {
2094                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2095                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2096                 if (!buffer)
2097                         return -ENOMEM;
2098         }
2099         if (!handle->cur) {
2100                 int error;
2101
2102                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2103                 if (error)
2104                         return error;
2105                 handle->buffer = buffer;
2106                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2107                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2108         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2109                 clear_page(buffer);
2110                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2111         } else {
2112                 struct page *page;
2113
2114                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2115                 if (PageHighMem(page)) {
2116                         /*
2117                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2118                          * because we can't return with a kmapped
2119                          * highmem page (we may not be called again).
2120                          */
2121                         void *kaddr;
2122
2123                         kaddr = kmap_atomic(page);
2124                         copy_page(buffer, kaddr);
2125                         kunmap_atomic(kaddr);
2126                         handle->buffer = buffer;
2127                 } else {
2128                         handle->buffer = page_address(page);
2129                 }
2130         }
2131         handle->cur++;
2132         return PAGE_SIZE;
2133 }
2134
2135 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2136                                     struct memory_bitmap *src)
2137 {
2138         unsigned long pfn;
2139
2140         memory_bm_position_reset(src);
2141         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2142         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2143                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2144                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2145         }
2146 }
2147
2148 /**
2149  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2150  *
2151  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2152  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2153  */
2154 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2155 {
2156         unsigned long pfn;
2157
2158         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2159         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2160         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2161         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2162                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2163                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2164         }
2165
2166         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2167         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2168
2169         allocated_unsafe_pages = 0;
2170 }
2171
2172 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2173 {
2174         char *reason;
2175
2176         reason = check_image_kernel(info);
2177         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2178                 reason = "memory size";
2179         if (reason) {
2180                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2181                 return -EPERM;
2182         }
2183         return 0;
2184 }
2185
2186 /**
2187  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2188  */
2189 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2190 {
2191         int error;
2192
2193         restore_pblist = NULL;
2194         error = check_header(info);
2195         if (!error) {
2196                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2197                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2198         }
2199         return error;
2200 }
2201
2202 /**
2203  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2204  * @bm: Memory bitmap.
2205  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2206  *
2207  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2208  * corresponding bit in @bm.
2209  */
2210 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2211 {
2212         int j;
2213
2214         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2215                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2216                         break;
2217
2218                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2219                 page_key_memorize(buf + j);
2220
2221                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2222                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2223                 else
2224                         return -EFAULT;
2225         }
2226
2227         return 0;
2228 }
2229
2230 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2231 /*
2232  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2233  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2234  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2235  */
2236 struct highmem_pbe {
2237         struct page *copy_page; /* data is here now */
2238         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2239         struct highmem_pbe *next;
2240 };
2241
2242 /*
2243  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2244  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2245  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2246  * written directly to their "original" page frames.
2247  */
2248 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2249
2250 /**
2251  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2252  * @bm: Memory bitmap.
2253  *
2254  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2255  */
2256 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2257 {
2258         unsigned long pfn;
2259         unsigned int cnt = 0;
2260
2261         memory_bm_position_reset(bm);
2262         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2263         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2264                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2265                         cnt++;
2266
2267                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2268         }
2269         return cnt;
2270 }
2271
2272 static unsigned int safe_highmem_pages;
2273
2274 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2275
2276 /**
2277  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2278  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2279  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2280  *
2281  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2282  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2283  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2284  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2285  * @bm (it must be unitialized).
2286  *
2287  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2288  */
2289 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2290                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2291 {
2292         unsigned int to_alloc;
2293
2294         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2295                 return -ENOMEM;
2296
2297         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2298                 return -ENOMEM;
2299
2300         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2301         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2302                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2303         else
2304                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2305
2306         safe_highmem_pages = 0;
2307         while (to_alloc-- > 0) {
2308                 struct page *page;
2309
2310                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2311                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2312                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2313                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2314                         safe_highmem_pages++;
2315                 }
2316                 /* Mark the page as allocated */
2317                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2318                 swsusp_set_page_free(page);
2319         }
2320         memory_bm_position_reset(bm);
2321         safe_highmem_bm = bm;
2322         return 0;
2323 }
2324
2325 static struct page *last_highmem_page;
2326
2327 /**
2328  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2329  *
2330  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2331  * return to its caller to write to.
2332  *
2333  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2334  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2335  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2336  * the copy is returned.
2337  *
2338  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2339  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2340  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2341  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2342  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2343  * the data will have to be copied from @buffer.
2344  */
2345 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2346                                      struct chain_allocator *ca)
2347 {
2348         struct highmem_pbe *pbe;
2349         void *kaddr;
2350
2351         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2352                 /*
2353                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2354                  * use it directly to store the loaded page.
2355                  */
2356                 last_highmem_page = page;
2357                 return buffer;
2358         }
2359         /*
2360          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2361          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2362          */
2363         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2364         if (!pbe) {
2365                 swsusp_free();
2366                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2367         }
2368         pbe->orig_page = page;
2369         if (safe_highmem_pages > 0) {
2370                 struct page *tmp;
2371
2372                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2373                 kaddr = buffer;
2374                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2375                 safe_highmem_pages--;
2376                 last_highmem_page = tmp;
2377                 pbe->copy_page = tmp;
2378         } else {
2379                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2380                 kaddr = safe_pages_list;
2381                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2382                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2383         }
2384         pbe->next = highmem_pblist;
2385         highmem_pblist = pbe;
2386         return kaddr;
2387 }
2388
2389 /**
2390  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2391  *
2392  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2393  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2394  * @last_highmem_page .
2395  */
2396 static void copy_last_highmem_page(void)
2397 {
2398         if (last_highmem_page) {
2399                 void *dst;
2400
2401                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2402                 copy_page(dst, buffer);
2403                 kunmap_atomic(dst);
2404                 last_highmem_page = NULL;
2405         }
2406 }
2407
2408 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2409 {
2410         return !last_highmem_page;
2411 }
2412
2413 static inline void free_highmem_data(void)
2414 {
2415         if (safe_highmem_bm)
2416                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2417
2418         if (buffer)
2419                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2420 }
2421 #else
2422 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2423
2424 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2425                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2426
2427 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2428                                             struct chain_allocator *ca)
2429 {
2430         return ERR_PTR(-EINVAL);
2431 }
2432
2433 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2434 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2435 static inline void free_highmem_data(void) {}
2436 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2437
2438 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2439
2440 /**
2441  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2442  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2443  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2444  *
2445  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2446  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2447  * and allocate memory for the image.
2448  *
2449  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2450  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2451  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2452  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2453  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2454  */
2455 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2456 {
2457         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2458         struct linked_page *lp;
2459         int error;
2460
2461         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2462         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2463         buffer = NULL;
2464
2465         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2466         mark_unsafe_pages(bm);
2467
2468         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2469         if (error)
2470                 goto Free;
2471
2472         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2473         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2474         if (nr_highmem > 0) {
2475                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2476                 if (error)
2477                         goto Free;
2478         }
2479         /*
2480          * Reserve some safe pages for potential later use.
2481          *
2482          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2483          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2484          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2485          *
2486          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2487          */
2488         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2489         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2490         while (nr_pages > 0) {
2491                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2492                 if (!lp) {
2493                         error = -ENOMEM;
2494                         goto Free;
2495                 }
2496                 lp->next = safe_pages_list;
2497                 safe_pages_list = lp;
2498                 nr_pages--;
2499         }
2500         /* Preallocate memory for the image */
2501         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2502         while (nr_pages > 0) {
2503                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2504                 if (!lp) {
2505                         error = -ENOMEM;
2506                         goto Free;
2507                 }
2508                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2509                         /* The page is "safe", add it to the list */
2510                         lp->next = safe_pages_list;
2511                         safe_pages_list = lp;
2512                 }
2513                 /* Mark the page as allocated */
2514                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2515                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2516                 nr_pages--;
2517         }
2518         return 0;
2519
2520  Free:
2521         swsusp_free();
2522         return error;
2523 }
2524
2525 /**
2526  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2527  *
2528  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2529  * write to.
2530  */
2531 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2532 {
2533         struct pbe *pbe;
2534         struct page *page;
2535         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2536
2537         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2538                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2539
2540         page = pfn_to_page(pfn);
2541         if (PageHighMem(page))
2542                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2543
2544         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2545                 /*
2546                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2547                  * use it directly to store the loaded page.
2548                  */
2549                 return page_address(page);
2550
2551         /*
2552          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2553          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2554          */
2555         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2556         if (!pbe) {
2557                 swsusp_free();
2558                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2559         }
2560         pbe->orig_address = page_address(page);
2561         pbe->address = safe_pages_list;
2562         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2563         pbe->next = restore_pblist;
2564         restore_pblist = pbe;
2565         return pbe->address;
2566 }
2567
2568 /**
2569  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2570  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2571  *
2572  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2573  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2574  * passed to this function every next time.
2575  *
2576  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2577  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2578  * location computed by the data_of() macro.
2579  *
2580  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2581  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2582  * @handle is not updated and should not be used any more.
2583  */
2584 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2585 {
2586         static struct chain_allocator ca;
2587         int error = 0;
2588
2589         /* Check if we have already loaded the entire image */
2590         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2591                 return 0;
2592
2593         handle->sync_read = 1;
2594
2595         if (!handle->cur) {
2596                 if (!buffer)
2597                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2598                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2599
2600                 if (!buffer)
2601                         return -ENOMEM;
2602
2603                 handle->buffer = buffer;
2604         } else if (handle->cur == 1) {
2605                 error = load_header(buffer);
2606                 if (error)
2607                         return error;
2608
2609                 safe_pages_list = NULL;
2610
2611                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2612                 if (error)
2613                         return error;
2614
2615                 /* Allocate buffer for page keys. */
2616                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2617                 if (error)
2618                         return error;
2619
2620                 hibernate_restore_protection_begin();
2621         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2622                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2623                 if (error)
2624                         return error;
2625
2626                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2627                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2628                         if (error)
2629                                 return error;
2630
2631                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2632                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2633                         restore_pblist = NULL;
2634                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2635                         handle->sync_read = 0;
2636                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2637                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2638                 }
2639         } else {
2640                 copy_last_highmem_page();
2641                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2642                 page_key_write(handle->buffer);
2643                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2644                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2645                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2646                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2647                 if (handle->buffer != buffer)
2648                         handle->sync_read = 0;
2649         }
2650         handle->cur++;
2651         return PAGE_SIZE;
2652 }
2653
2654 /**
2655  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2656  *
2657  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2658  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2659  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2660  * necessary any more.
2661  */
2662 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2663 {
2664         copy_last_highmem_page();
2665         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2666         page_key_write(handle->buffer);
2667         page_key_free();
2668         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2669         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2670         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2671                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2672                 free_highmem_data();
2673         }
2674 }
2675
2676 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2677 {
2678         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2679                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2680 }
2681
2682 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2683 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2684 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2685                                        void *buf)
2686 {
2687         void *kaddr1, *kaddr2;
2688
2689         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2690         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2691         copy_page(buf, kaddr1);
2692         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2693         copy_page(kaddr2, buf);
2694         kunmap_atomic(kaddr2);
2695         kunmap_atomic(kaddr1);
2696 }
2697
2698 /**
2699  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2700  *
2701  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2702  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2703  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2704  *
2705  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2706  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2707  */
2708 int restore_highmem(void)
2709 {
2710         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2711         void *buf;
2712
2713         if (!pbe)
2714                 return 0;
2715
2716         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2717         if (!buf)
2718                 return -ENOMEM;
2719
2720         while (pbe) {
2721                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2722                 pbe = pbe->next;
2723         }
2724         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2725         return 0;
2726 }
2727 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */