c1bdaae07f4c7bd2012dd173103920097786c273
[releases.git] / snapshot.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * linux/kernel/power/snapshot.c
4  *
5  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
6  *
7  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
8  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
9  */
10
11 #define pr_fmt(fmt) "PM: hibernation: " fmt
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/memblock.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/tlbflush.h>
38 #include <asm/io.h>
39
40 #include "power.h"
41
42 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
43 static bool hibernate_restore_protection;
44 static bool hibernate_restore_protection_active;
45
46 void enable_restore_image_protection(void)
47 {
48         hibernate_restore_protection = true;
49 }
50
51 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
52 {
53         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
54 }
55
56 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
57 {
58         hibernate_restore_protection_active = false;
59 }
60
61 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
62 {
63         if (hibernate_restore_protection_active)
64                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
65 }
66
67 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
68 {
69         if (hibernate_restore_protection_active)
70                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
71 }
72 #else
73 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
74 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
75 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
76 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
77 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
78
79 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
80 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
81 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
82
83 /*
84  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
85  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
86  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
87  */
88 unsigned long reserved_size;
89
90 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
91 {
92         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
93 }
94
95 /*
96  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
97  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
98  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
99  * try to create the smallest image possible.
100  */
101 unsigned long image_size;
102
103 void __init hibernate_image_size_init(void)
104 {
105         image_size = ((totalram_pages() * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
106 }
107
108 /*
109  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
110  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
111  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
112  * directly to their "original" page frames.
113  */
114 struct pbe *restore_pblist;
115
116 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
117
118 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
119
120 struct linked_page {
121         struct linked_page *next;
122         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
123 } __packed;
124
125 /*
126  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
127  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
128  * memory contents.
129  */
130 static struct linked_page *safe_pages_list;
131
132 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
133 static void *buffer;
134
135 #define PG_ANY          0
136 #define PG_SAFE         1
137 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
138 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
139
140 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
141
142 /**
143  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
144  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
145  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
146  *
147  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
148  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
149  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
150  * using allocated_unsafe_pages.
151  *
152  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
153  * swsusp_free() can release it.
154  */
155 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
156 {
157         void *res;
158
159         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
160         if (safe_needed)
161                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
162                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
163                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
164                         allocated_unsafe_pages++;
165                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
166                 }
167         if (res) {
168                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
169                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
170         }
171         return res;
172 }
173
174 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
175 {
176         if (safe_pages_list) {
177                 void *ret = safe_pages_list;
178
179                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
180                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
181                 return ret;
182         }
183         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
184 }
185
186 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
187 {
188         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
189 }
190
191 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
192 {
193         struct page *page;
194
195         page = alloc_page(gfp_mask);
196         if (page) {
197                 swsusp_set_page_forbidden(page);
198                 swsusp_set_page_free(page);
199         }
200         return page;
201 }
202
203 static void recycle_safe_page(void *page_address)
204 {
205         struct linked_page *lp = page_address;
206
207         lp->next = safe_pages_list;
208         safe_pages_list = lp;
209 }
210
211 /**
212  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
213  * @addr: Address of the page to free.
214  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
215  *
216  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
217  * set by it are affected).
218  */
219 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
220 {
221         struct page *page;
222
223         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
224
225         page = virt_to_page(addr);
226
227         swsusp_unset_page_forbidden(page);
228         if (clear_nosave_free)
229                 swsusp_unset_page_free(page);
230
231         __free_page(page);
232 }
233
234 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
235                                       int clear_page_nosave)
236 {
237         while (list) {
238                 struct linked_page *lp = list->next;
239
240                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
241                 list = lp;
242         }
243 }
244
245 /*
246  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
247  * a linked list of pages called 'the chain'.
248  *
249  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
250  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
251  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
252  * chain.
253  *
254  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
255  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
256  */
257 struct chain_allocator {
258         struct linked_page *chain;      /* the chain */
259         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
260                                            of the current page */
261         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
262         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
263 };
264
265 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
266                        int safe_needed)
267 {
268         ca->chain = NULL;
269         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
270         ca->gfp_mask = gfp_mask;
271         ca->safe_needed = safe_needed;
272 }
273
274 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
275 {
276         void *ret;
277
278         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
279                 struct linked_page *lp;
280
281                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
282                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
283                 if (!lp)
284                         return NULL;
285
286                 lp->next = ca->chain;
287                 ca->chain = lp;
288                 ca->used_space = 0;
289         }
290         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
291         ca->used_space += size;
292         return ret;
293 }
294
295 /**
296  * Data types related to memory bitmaps.
297  *
298  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
299  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
300  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
301  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
302  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
303  *
304  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
305  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
306  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
307  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
308  *
309  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
310  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
311  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
312  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
313  *
314  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
315  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
316  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
317  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
318  *
319  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
320  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
321  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
322  * the represented memory area.
323  *
324  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
325  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
326  * from create_mem_extents).
327  *
328  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
329  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
330  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
331  * access of the memory bitmap.
332  *
333  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
334  */
335
336 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
337
338 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
339 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
340 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
341
342 /*
343  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
344  * of the rtree together for easy linear iteration over
345  * bits and easy freeing
346  */
347 struct rtree_node {
348         struct list_head list;
349         unsigned long *data;
350 };
351
352 /*
353  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
354  * populated memory zone.
355  */
356 struct mem_zone_bm_rtree {
357         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
358         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
359         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
360         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
361         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
362         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
363         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
364         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
365 };
366
367 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
368
369 struct bm_position {
370         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
371         struct rtree_node *node;
372         unsigned long node_pfn;
373         int node_bit;
374 };
375
376 struct memory_bitmap {
377         struct list_head zones;
378         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
379                                            bitmap objects and bitmap block
380                                            objects */
381         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
382 };
383
384 /* Functions that operate on memory bitmaps */
385
386 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
387 #if BITS_PER_LONG == 32
388 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
389 #else
390 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
391 #endif
392 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
393
394 /**
395  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
396  *
397  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
398  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
399  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
400  */
401 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
402                                            struct chain_allocator *ca,
403                                            struct list_head *list)
404 {
405         struct rtree_node *node;
406
407         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
408         if (!node)
409                 return NULL;
410
411         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
412         if (!node->data)
413                 return NULL;
414
415         list_add_tail(&node->list, list);
416
417         return node;
418 }
419
420 /**
421  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
422  *
423  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
424  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
425  * counter.
426  */
427 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
428                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
429 {
430         struct rtree_node *node, *block, **dst;
431         unsigned int levels_needed, block_nr;
432         int i;
433
434         block_nr = zone->blocks;
435         levels_needed = 0;
436
437         /* How many levels do we need for this block nr? */
438         while (block_nr) {
439                 levels_needed += 1;
440                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
441         }
442
443         /* Make sure the rtree has enough levels */
444         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
445                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
446                                         &zone->nodes);
447                 if (!node)
448                         return -ENOMEM;
449
450                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
451                 zone->rtree = node;
452                 zone->levels += 1;
453         }
454
455         /* Allocate new block */
456         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
457         if (!block)
458                 return -ENOMEM;
459
460         /* Now walk the rtree to insert the block */
461         node = zone->rtree;
462         dst = &zone->rtree;
463         block_nr = zone->blocks;
464         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
465                 int index;
466
467                 if (!node) {
468                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
469                                                 &zone->nodes);
470                         if (!node)
471                                 return -ENOMEM;
472                         *dst = node;
473                 }
474
475                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
476                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
477                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
478                 node = *dst;
479         }
480
481         zone->blocks += 1;
482         *dst = block;
483
484         return 0;
485 }
486
487 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
488                                int clear_nosave_free);
489
490 /**
491  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
492  *
493  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
494  * This function also allocated and builds the radix tree for the
495  * zone.
496  */
497 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
498                                                       int safe_needed,
499                                                       struct chain_allocator *ca,
500                                                       unsigned long start,
501                                                       unsigned long end)
502 {
503         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
504         unsigned int i, nr_blocks;
505         unsigned long pages;
506
507         pages = end - start;
508         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
509         if (!zone)
510                 return NULL;
511
512         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
513         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
514         zone->start_pfn = start;
515         zone->end_pfn = end;
516         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
517
518         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
519                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
520                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
521                         return NULL;
522                 }
523         }
524
525         return zone;
526 }
527
528 /**
529  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
530  *
531  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
532  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
533  * structs.
534  */
535 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
536                                int clear_nosave_free)
537 {
538         struct rtree_node *node;
539
540         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
541                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
542
543         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
544                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
545 }
546
547 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
548 {
549         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
550                                   list);
551         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
552                                   struct rtree_node, list);
553         bm->cur.node_pfn = 0;
554         bm->cur.node_bit = 0;
555 }
556
557 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
558
559 struct mem_extent {
560         struct list_head hook;
561         unsigned long start;
562         unsigned long end;
563 };
564
565 /**
566  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
567  * @list: List of extents to free.
568  */
569 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
570 {
571         struct mem_extent *ext, *aux;
572
573         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
574                 list_del(&ext->hook);
575                 kfree(ext);
576         }
577 }
578
579 /**
580  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
581  * @list: List to put the extents into.
582  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
583  *
584  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
585  */
586 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
587 {
588         struct zone *zone;
589
590         INIT_LIST_HEAD(list);
591
592         for_each_populated_zone(zone) {
593                 unsigned long zone_start, zone_end;
594                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
595
596                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
597                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
598
599                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
600                         if (zone_start <= ext->end)
601                                 break;
602
603                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
604                         /* New extent is necessary */
605                         struct mem_extent *new_ext;
606
607                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
608                         if (!new_ext) {
609                                 free_mem_extents(list);
610                                 return -ENOMEM;
611                         }
612                         new_ext->start = zone_start;
613                         new_ext->end = zone_end;
614                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
615                         continue;
616                 }
617
618                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
619                 if (zone_start < ext->start)
620                         ext->start = zone_start;
621                 if (zone_end > ext->end)
622                         ext->end = zone_end;
623
624                 /* More merging may be possible */
625                 cur = ext;
626                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
627                         if (zone_end < cur->start)
628                                 break;
629                         if (zone_end < cur->end)
630                                 ext->end = cur->end;
631                         list_del(&cur->hook);
632                         kfree(cur);
633                 }
634         }
635
636         return 0;
637 }
638
639 /**
640  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
641  */
642 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
643                             int safe_needed)
644 {
645         struct chain_allocator ca;
646         struct list_head mem_extents;
647         struct mem_extent *ext;
648         int error;
649
650         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
651         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
652
653         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
654         if (error)
655                 return error;
656
657         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
658                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
659
660                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
661                                             ext->start, ext->end);
662                 if (!zone) {
663                         error = -ENOMEM;
664                         goto Error;
665                 }
666                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
667         }
668
669         bm->p_list = ca.chain;
670         memory_bm_position_reset(bm);
671  Exit:
672         free_mem_extents(&mem_extents);
673         return error;
674
675  Error:
676         bm->p_list = ca.chain;
677         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
678         goto Exit;
679 }
680
681 /**
682  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
683  * @bm: Memory bitmap.
684  */
685 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
686 {
687         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
688
689         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
690                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
691
692         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
693
694         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
695 }
696
697 /**
698  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
699  *
700  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
701  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
702  *
703  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
704  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
705  */
706 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
707                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
708 {
709         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
710         struct rtree_node *node;
711         int i, block_nr;
712
713         zone = bm->cur.zone;
714
715         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
716                 goto zone_found;
717
718         zone = NULL;
719
720         /* Find the right zone */
721         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
722                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
723                         zone = curr;
724                         break;
725                 }
726         }
727
728         if (!zone)
729                 return -EFAULT;
730
731 zone_found:
732         /*
733          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
734          * for our PFN.
735          */
736
737         /*
738          * If the zone we wish to scan is the current zone and the
739          * pfn falls into the current node then we do not need to walk
740          * the tree.
741          */
742         node = bm->cur.node;
743         if (zone == bm->cur.zone &&
744             ((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
745                 goto node_found;
746
747         node      = zone->rtree;
748         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
749
750         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
751                 int index;
752
753                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
754                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
755                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
756                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
757         }
758
759 node_found:
760         /* Update last position */
761         bm->cur.zone = zone;
762         bm->cur.node = node;
763         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
764
765         /* Set return values */
766         *addr = node->data;
767         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
768
769         return 0;
770 }
771
772 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
773 {
774         void *addr;
775         unsigned int bit;
776         int error;
777
778         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
779         BUG_ON(error);
780         set_bit(bit, addr);
781 }
782
783 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
784 {
785         void *addr;
786         unsigned int bit;
787         int error;
788
789         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
790         if (!error)
791                 set_bit(bit, addr);
792
793         return error;
794 }
795
796 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
797 {
798         void *addr;
799         unsigned int bit;
800         int error;
801
802         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
803         BUG_ON(error);
804         clear_bit(bit, addr);
805 }
806
807 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
808 {
809         int bit;
810
811         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
812         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
813 }
814
815 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
816 {
817         void *addr;
818         unsigned int bit;
819         int error;
820
821         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
822         BUG_ON(error);
823         return test_bit(bit, addr);
824 }
825
826 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
827 {
828         void *addr;
829         unsigned int bit;
830
831         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
832 }
833
834 /*
835  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
836  *
837  * Set the position to the beginning of the next node in the
838  * memory bitmap. This is either the next node in the current
839  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
840  * next zone.
841  *
842  * Return true if there is a next node, false otherwise.
843  */
844 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
845 {
846         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
847                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
848                                           struct rtree_node, list);
849                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
850                 bm->cur.node_bit  = 0;
851                 touch_softlockup_watchdog();
852                 return true;
853         }
854
855         /* No more nodes, goto next zone */
856         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
857                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
858                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
859                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
860                                           struct rtree_node, list);
861                 bm->cur.node_pfn = 0;
862                 bm->cur.node_bit = 0;
863                 return true;
864         }
865
866         /* No more zones */
867         return false;
868 }
869
870 /**
871  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
872  * @bm: Memory bitmap.
873  *
874  * Starting from the last returned position this function searches for the next
875  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
876  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
877  *
878  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
879  * this function for the given memory bitmap.
880  */
881 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
882 {
883         unsigned long bits, pfn, pages;
884         int bit;
885
886         do {
887                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
888                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
889                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
890                                           bm->cur.node_bit);
891                 if (bit < bits) {
892                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
893                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
894                         return pfn;
895                 }
896         } while (rtree_next_node(bm));
897
898         return BM_END_OF_MAP;
899 }
900
901 /*
902  * This structure represents a range of page frames the contents of which
903  * should not be saved during hibernation.
904  */
905 struct nosave_region {
906         struct list_head list;
907         unsigned long start_pfn;
908         unsigned long end_pfn;
909 };
910
911 static LIST_HEAD(nosave_regions);
912
913 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
914 {
915         struct rtree_node *node;
916
917         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
918                 recycle_safe_page(node->data);
919
920         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
921                 recycle_safe_page(node->data);
922 }
923
924 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
925 {
926         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
927         struct linked_page *p_list;
928
929         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
930                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
931
932         p_list = bm->p_list;
933         while (p_list) {
934                 struct linked_page *lp = p_list;
935
936                 p_list = lp->next;
937                 recycle_safe_page(lp);
938         }
939 }
940
941 /**
942  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
943  *
944  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
945  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
946  */
947 void __init register_nosave_region(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
948 {
949         struct nosave_region *region;
950
951         if (start_pfn >= end_pfn)
952                 return;
953
954         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
955                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
956                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
957                                         struct nosave_region, list);
958                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
959                         region->end_pfn = end_pfn;
960                         goto Report;
961                 }
962         }
963         /* This allocation cannot fail */
964         region = memblock_alloc(sizeof(struct nosave_region),
965                                 SMP_CACHE_BYTES);
966         if (!region)
967                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
968                       sizeof(struct nosave_region));
969         region->start_pfn = start_pfn;
970         region->end_pfn = end_pfn;
971         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
972  Report:
973         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
974                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
975                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
976 }
977
978 /*
979  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
980  * should not be saved during the suspend.
981  */
982 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
983
984 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
985 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
986
987 /*
988  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
989  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
990  */
991
992 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
993 {
994         if (free_pages_map)
995                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
996 }
997
998 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
999 {
1000         return free_pages_map ?
1001                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1002 }
1003
1004 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1005 {
1006         if (free_pages_map)
1007                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1008 }
1009
1010 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1011 {
1012         if (forbidden_pages_map)
1013                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1014 }
1015
1016 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1017 {
1018         return forbidden_pages_map ?
1019                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1020 }
1021
1022 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1023 {
1024         if (forbidden_pages_map)
1025                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1026 }
1027
1028 /**
1029  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1030  * @bm: Memory bitmap.
1031  *
1032  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1033  * should not be saved.
1034  */
1035 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1036 {
1037         struct nosave_region *region;
1038
1039         if (list_empty(&nosave_regions))
1040                 return;
1041
1042         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1043                 unsigned long pfn;
1044
1045                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1046                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1047                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1048                                 - 1);
1049
1050                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1051                         if (pfn_valid(pfn)) {
1052                                 /*
1053                                  * It is safe to ignore the result of
1054                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1055                                  * touch the PFNs for which the error is
1056                                  * returned anyway.
1057                                  */
1058                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1059                         }
1060         }
1061 }
1062
1063 /**
1064  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1065  *
1066  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1067  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1068  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1069  * touched before both bitmaps are set up.
1070  */
1071 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1072 {
1073         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1074         int error = 0;
1075
1076         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1077                 return 0;
1078         else
1079                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1080
1081         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1082         if (!bm1)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1086         if (error)
1087                 goto Free_first_object;
1088
1089         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1090         if (!bm2)
1091                 goto Free_first_bitmap;
1092
1093         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1094         if (error)
1095                 goto Free_second_object;
1096
1097         forbidden_pages_map = bm1;
1098         free_pages_map = bm2;
1099         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1100
1101         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1102
1103         return 0;
1104
1105  Free_second_object:
1106         kfree(bm2);
1107  Free_first_bitmap:
1108         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1109  Free_first_object:
1110         kfree(bm1);
1111         return -ENOMEM;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1116  *
1117  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1118  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1119  * referred to while they are being freed.
1120  */
1121 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1122 {
1123         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1124
1125         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1126                 return;
1127
1128         bm1 = forbidden_pages_map;
1129         bm2 = free_pages_map;
1130         forbidden_pages_map = NULL;
1131         free_pages_map = NULL;
1132         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1133         kfree(bm1);
1134         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1135         kfree(bm2);
1136
1137         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1138 }
1139
1140 void clear_free_pages(void)
1141 {
1142         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1143         unsigned long pfn;
1144
1145         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1146                 return;
1147
1148         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) || want_init_on_free()) {
1149                 memory_bm_position_reset(bm);
1150                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1151                 while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1152                         if (pfn_valid(pfn))
1153                                 clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1154
1155                         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1156                 }
1157                 memory_bm_position_reset(bm);
1158                 pr_info("free pages cleared after restore\n");
1159         }
1160 }
1161
1162 /**
1163  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1164  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1165  *
1166  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1167  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1168  * the exact number).
1169  */
1170 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1171 {
1172         unsigned int rtree, nodes;
1173
1174         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1175         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1176                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1177         while (nodes > 1) {
1178                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1179                 rtree += nodes;
1180         }
1181
1182         return 2 * rtree;
1183 }
1184
1185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1186 /**
1187  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1188  *
1189  * The returned number is system-wide.
1190  */
1191 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1192 {
1193         struct zone *zone;
1194         unsigned int cnt = 0;
1195
1196         for_each_populated_zone(zone)
1197                 if (is_highmem(zone))
1198                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1199
1200         return cnt;
1201 }
1202
1203 /**
1204  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1205  *
1206  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1207  *
1208  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1209  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1210  */
1211 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1212 {
1213         struct page *page;
1214
1215         if (!pfn_valid(pfn))
1216                 return NULL;
1217
1218         page = pfn_to_online_page(pfn);
1219         if (!page || page_zone(page) != zone)
1220                 return NULL;
1221
1222         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1223
1224         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page))
1225                 return NULL;
1226
1227         if (PageReserved(page) || PageOffline(page))
1228                 return NULL;
1229
1230         if (page_is_guard(page))
1231                 return NULL;
1232
1233         return page;
1234 }
1235
1236 /**
1237  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1238  */
1239 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1240 {
1241         struct zone *zone;
1242         unsigned int n = 0;
1243
1244         for_each_populated_zone(zone) {
1245                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1246
1247                 if (!is_highmem(zone))
1248                         continue;
1249
1250                 mark_free_pages(zone);
1251                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1252                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1253                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1254                                 n++;
1255         }
1256         return n;
1257 }
1258 #else
1259 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1260 {
1261         return NULL;
1262 }
1263 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1264
1265 /**
1266  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1267  *
1268  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1269  * image.
1270  *
1271  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1272  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1273  * a free chunk of pages.
1274  */
1275 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1276 {
1277         struct page *page;
1278
1279         if (!pfn_valid(pfn))
1280                 return NULL;
1281
1282         page = pfn_to_online_page(pfn);
1283         if (!page || page_zone(page) != zone)
1284                 return NULL;
1285
1286         BUG_ON(PageHighMem(page));
1287
1288         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1289                 return NULL;
1290
1291         if (PageOffline(page))
1292                 return NULL;
1293
1294         if (PageReserved(page)
1295             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1296                 return NULL;
1297
1298         if (page_is_guard(page))
1299                 return NULL;
1300
1301         return page;
1302 }
1303
1304 /**
1305  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1306  */
1307 static unsigned int count_data_pages(void)
1308 {
1309         struct zone *zone;
1310         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1311         unsigned int n = 0;
1312
1313         for_each_populated_zone(zone) {
1314                 if (is_highmem(zone))
1315                         continue;
1316
1317                 mark_free_pages(zone);
1318                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1319                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1320                         if (saveable_page(zone, pfn))
1321                                 n++;
1322         }
1323         return n;
1324 }
1325
1326 /*
1327  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1328  * task structs.
1329  */
1330 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1331 {
1332         int n;
1333
1334         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1335                 *dst++ = *src++;
1336 }
1337
1338 /**
1339  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1340  *
1341  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1342  * page tables. This always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC or
1343  * CONFIG_ARCH_HAS_SET_DIRECT_MAP is not set. In that case kernel_page_present()
1344  * always returns 'true'.
1345  */
1346 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1347 {
1348         if (kernel_page_present(s_page)) {
1349                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1350         } else {
1351                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1352                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1353                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1354         }
1355 }
1356
1357 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1358 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1359 {
1360         return is_highmem(zone) ?
1361                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1362 }
1363
1364 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1365 {
1366         struct page *s_page, *d_page;
1367         void *src, *dst;
1368
1369         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1370         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1371         if (PageHighMem(s_page)) {
1372                 src = kmap_atomic(s_page);
1373                 dst = kmap_atomic(d_page);
1374                 do_copy_page(dst, src);
1375                 kunmap_atomic(dst);
1376                 kunmap_atomic(src);
1377         } else {
1378                 if (PageHighMem(d_page)) {
1379                         /*
1380                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1381                          * data modified by kmap_atomic()
1382                          */
1383                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1384                         dst = kmap_atomic(d_page);
1385                         copy_page(dst, buffer);
1386                         kunmap_atomic(dst);
1387                 } else {
1388                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1389                 }
1390         }
1391 }
1392 #else
1393 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1394
1395 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1396 {
1397         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1398                                 pfn_to_page(src_pfn));
1399 }
1400 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1401
1402 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1403                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1404 {
1405         struct zone *zone;
1406         unsigned long pfn;
1407
1408         for_each_populated_zone(zone) {
1409                 unsigned long max_zone_pfn;
1410
1411                 mark_free_pages(zone);
1412                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1413                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1414                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1415                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1416         }
1417         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1418         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1419         for(;;) {
1420                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1421                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1422                         break;
1423                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1424         }
1425 }
1426
1427 /* Total number of image pages */
1428 static unsigned int nr_copy_pages;
1429 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1430 static unsigned int nr_meta_pages;
1431 /*
1432  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1433  * before suspending devices.
1434  */
1435 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1436 /*
1437  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1438  * hibernation image pages (during restore)
1439  */
1440 static struct memory_bitmap orig_bm;
1441 /*
1442  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1443  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1444  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1445  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1446  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1447  * this purpose.
1448  */
1449 static struct memory_bitmap copy_bm;
1450
1451 /**
1452  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1453  *
1454  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1455  * released after resume.
1456  */
1457 void swsusp_free(void)
1458 {
1459         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1460
1461         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1462                 goto out;
1463
1464         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1465         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1466
1467 loop:
1468         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1469         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1470
1471         /*
1472          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1473          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1474          */
1475         do {
1476                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1477                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1478                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1479                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1480         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1481
1482         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1483                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1484
1485                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1486                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1487                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1488                 __free_page(page);
1489                 goto loop;
1490         }
1491
1492 out:
1493         nr_copy_pages = 0;
1494         nr_meta_pages = 0;
1495         restore_pblist = NULL;
1496         buffer = NULL;
1497         alloc_normal = 0;
1498         alloc_highmem = 0;
1499         hibernate_restore_protection_end();
1500 }
1501
1502 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1503
1504 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1505
1506 /**
1507  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1508  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1509  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1510  *
1511  * Return value: Number of page frames actually allocated
1512  */
1513 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1514 {
1515         unsigned long nr_alloc = 0;
1516
1517         while (nr_pages > 0) {
1518                 struct page *page;
1519
1520                 page = alloc_image_page(mask);
1521                 if (!page)
1522                         break;
1523                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1524                 if (PageHighMem(page))
1525                         alloc_highmem++;
1526                 else
1527                         alloc_normal++;
1528                 nr_pages--;
1529                 nr_alloc++;
1530         }
1531
1532         return nr_alloc;
1533 }
1534
1535 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1536                                               unsigned long avail_normal)
1537 {
1538         unsigned long alloc;
1539
1540         if (avail_normal <= alloc_normal)
1541                 return 0;
1542
1543         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1544         if (nr_pages < alloc)
1545                 alloc = nr_pages;
1546
1547         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1548 }
1549
1550 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1551 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1552 {
1553         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1554 }
1555
1556 /**
1557  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1558  */
1559 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1560 {
1561         return div64_u64(x * multiplier, base);
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  */
1655 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1656 {
1657         unsigned long size;
1658
1659         size = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B)
1660                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1661                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1662                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1663                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1664
1665         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1666 }
1667
1668 /**
1669  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1670  *
1671  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1672  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1673  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1674  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1675  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1676  * estimate) and reserved_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1677  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1678  * total number of available page frames and allocate at least
1679  *
1680  * ([page frames total] - PAGES_FOR_IO - [metadata pages]) / 2
1681  *  - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1682  *
1683  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1684  *
1685  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1686  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1687  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1688  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1689  */
1690 int hibernate_preallocate_memory(void)
1691 {
1692         struct zone *zone;
1693         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1694         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1695         ktime_t start, stop;
1696         int error;
1697
1698         pr_info("Preallocating image memory\n");
1699         start = ktime_get();
1700
1701         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1702         if (error) {
1703                 pr_err("Cannot allocate original bitmap\n");
1704                 goto err_out;
1705         }
1706
1707         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1708         if (error) {
1709                 pr_err("Cannot allocate copy bitmap\n");
1710                 goto err_out;
1711         }
1712
1713         alloc_normal = 0;
1714         alloc_highmem = 0;
1715
1716         /* Count the number of saveable data pages. */
1717         save_highmem = count_highmem_pages();
1718         saveable = count_data_pages();
1719
1720         /*
1721          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1722          * number of pages needed for image metadata (size).
1723          */
1724         count = saveable;
1725         saveable += save_highmem;
1726         highmem = save_highmem;
1727         size = 0;
1728         for_each_populated_zone(zone) {
1729                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1730                 if (is_highmem(zone))
1731                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1732                 else
1733                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1734         }
1735         avail_normal = count;
1736         count += highmem;
1737         count -= totalreserve_pages;
1738
1739         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1740         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1741                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1742         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1743         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1744         if (size > max_size)
1745                 size = max_size;
1746         /*
1747          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1748          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1749          * the image and we're done.
1750          */
1751         if (size >= saveable) {
1752                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1753                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1754                 goto out;
1755         }
1756
1757         /* Estimate the minimum size of the image. */
1758         pages = minimum_image_size(saveable);
1759         /*
1760          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1761          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1762          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1763          */
1764         if (avail_normal > pages)
1765                 avail_normal -= pages;
1766         else
1767                 avail_normal = 0;
1768         if (size < pages)
1769                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1770
1771         /*
1772          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1773          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1774          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1775          * test cases.
1776          */
1777         shrink_all_memory(saveable - size);
1778
1779         /*
1780          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1781          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1782          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1783          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1784          * highmem and non-highmem zones separately.
1785          */
1786         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1787         alloc = count - max_size;
1788         if (alloc > pages_highmem)
1789                 alloc -= pages_highmem;
1790         else
1791                 alloc = 0;
1792         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1793         if (pages < alloc) {
1794                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1795                 alloc -= pages;
1796                 pages += pages_highmem;
1797                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1798                 if (pages_highmem < alloc) {
1799                         pr_err("Image allocation is %lu pages short\n",
1800                                 alloc - pages_highmem);
1801                         goto err_out;
1802                 }
1803                 pages += pages_highmem;
1804                 /*
1805                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1806                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1807                  */
1808                 alloc = (count - pages) - size;
1809                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1810         } else {
1811                 /*
1812                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1813                  * and we want to reduce this number down to size.
1814                  */
1815                 alloc = max_size - size;
1816                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1817                 pages_highmem += size;
1818                 alloc -= size;
1819                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1820                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1821                 pages += pages_highmem + size;
1822         }
1823
1824         /*
1825          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1826          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1827          * ones now.
1828          */
1829         pages -= free_unnecessary_pages();
1830
1831  out:
1832         stop = ktime_get();
1833         pr_info("Allocated %lu pages for snapshot\n", pages);
1834         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1835
1836         return 0;
1837
1838  err_out:
1839         swsusp_free();
1840         return -ENOMEM;
1841 }
1842
1843 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1844 /**
1845  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1846  *
1847  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1848  * copies of highmem pages.
1849  */
1850 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1851 {
1852         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1853
1854         if (free_highmem >= nr_highmem)
1855                 nr_highmem = 0;
1856         else
1857                 nr_highmem -= free_highmem;
1858
1859         return nr_highmem;
1860 }
1861 #else
1862 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1863 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1864
1865 /**
1866  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1867  */
1868 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1869 {
1870         struct zone *zone;
1871         unsigned int free = alloc_normal;
1872
1873         for_each_populated_zone(zone)
1874                 if (!is_highmem(zone))
1875                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1876
1877         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1878         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1879                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1880
1881         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1882 }
1883
1884 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1885 /**
1886  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1887  *
1888  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1889  * buffer to copy them and/or load their data.
1890  */
1891 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1892 {
1893         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1894         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1895 }
1896
1897 /**
1898  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1899  *
1900  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1901  * pages is less than that, allocate them all.
1902  */
1903 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1904                                                unsigned int nr_highmem)
1905 {
1906         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1907
1908         if (to_alloc > nr_highmem)
1909                 to_alloc = nr_highmem;
1910
1911         nr_highmem -= to_alloc;
1912         while (to_alloc-- > 0) {
1913                 struct page *page;
1914
1915                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1916                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1917         }
1918         return nr_highmem;
1919 }
1920 #else
1921 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1922
1923 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1924                                                unsigned int n) { return 0; }
1925 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1926
1927 /**
1928  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1929  *
1930  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1931  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1932  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1933  *
1934  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1935  * also be located in the high memory, because of the way in which
1936  * copy_data_pages() works.
1937  */
1938 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1939                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1940 {
1941         if (nr_highmem > 0) {
1942                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1943                         goto err_out;
1944                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1945                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1946                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1947                 }
1948         }
1949         if (nr_pages > alloc_normal) {
1950                 nr_pages -= alloc_normal;
1951                 while (nr_pages-- > 0) {
1952                         struct page *page;
1953
1954                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1955                         if (!page)
1956                                 goto err_out;
1957                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1958                 }
1959         }
1960
1961         return 0;
1962
1963  err_out:
1964         swsusp_free();
1965         return -ENOMEM;
1966 }
1967
1968 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1969 {
1970         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1971
1972         pr_info("Creating image:\n");
1973
1974         drain_local_pages(NULL);
1975         nr_pages = count_data_pages();
1976         nr_highmem = count_highmem_pages();
1977         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1978
1979         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1980                 pr_err("Not enough free memory\n");
1981                 return -ENOMEM;
1982         }
1983
1984         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1985                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1986                 return -ENOMEM;
1987         }
1988
1989         /*
1990          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1991          * Kill them.
1992          */
1993         drain_local_pages(NULL);
1994         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1995
1996         /*
1997          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1998          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1999          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
2000          */
2001
2002         nr_pages += nr_highmem;
2003         nr_copy_pages = nr_pages;
2004         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2005
2006         pr_info("Image created (%d pages copied)\n", 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 const 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         }
2068 }
2069
2070 /**
2071  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2072  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2073  *
2074  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2075  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2076  * passed to this function every next time.
2077  *
2078  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2079  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2080  * location computed by the data_of() macro.
2081  *
2082  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2083  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2084  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2085  */
2086 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2087 {
2088         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2089                 return 0;
2090
2091         if (!buffer) {
2092                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2093                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2094                 if (!buffer)
2095                         return -ENOMEM;
2096         }
2097         if (!handle->cur) {
2098                 int error;
2099
2100                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2101                 if (error)
2102                         return error;
2103                 handle->buffer = buffer;
2104                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2105                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2106         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2107                 clear_page(buffer);
2108                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2109         } else {
2110                 struct page *page;
2111
2112                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2113                 if (PageHighMem(page)) {
2114                         /*
2115                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2116                          * because we can't return with a kmapped
2117                          * highmem page (we may not be called again).
2118                          */
2119                         void *kaddr;
2120
2121                         kaddr = kmap_atomic(page);
2122                         copy_page(buffer, kaddr);
2123                         kunmap_atomic(kaddr);
2124                         handle->buffer = buffer;
2125                 } else {
2126                         handle->buffer = page_address(page);
2127                 }
2128         }
2129         handle->cur++;
2130         return PAGE_SIZE;
2131 }
2132
2133 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2134                                     struct memory_bitmap *src)
2135 {
2136         unsigned long pfn;
2137
2138         memory_bm_position_reset(src);
2139         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2140         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2141                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2142                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2143         }
2144 }
2145
2146 /**
2147  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2148  *
2149  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2150  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2151  */
2152 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2153 {
2154         unsigned long pfn;
2155
2156         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2157         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2158         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2159         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2160                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2161                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2162         }
2163
2164         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2165         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2166
2167         allocated_unsafe_pages = 0;
2168 }
2169
2170 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2171 {
2172         const char *reason;
2173
2174         reason = check_image_kernel(info);
2175         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2176                 reason = "memory size";
2177         if (reason) {
2178                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2179                 return -EPERM;
2180         }
2181         return 0;
2182 }
2183
2184 /**
2185  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2186  */
2187 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2188 {
2189         int error;
2190
2191         restore_pblist = NULL;
2192         error = check_header(info);
2193         if (!error) {
2194                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2195                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2196         }
2197         return error;
2198 }
2199
2200 /**
2201  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2202  * @bm: Memory bitmap.
2203  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2204  *
2205  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2206  * corresponding bit in @bm.
2207  */
2208 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2209 {
2210         int j;
2211
2212         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2213                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2214                         break;
2215
2216                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2217                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2218                 else
2219                         return -EFAULT;
2220         }
2221
2222         return 0;
2223 }
2224
2225 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2226 /*
2227  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2228  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2229  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2230  */
2231 struct highmem_pbe {
2232         struct page *copy_page; /* data is here now */
2233         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2234         struct highmem_pbe *next;
2235 };
2236
2237 /*
2238  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2239  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2240  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2241  * written directly to their "original" page frames.
2242  */
2243 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2244
2245 /**
2246  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2247  * @bm: Memory bitmap.
2248  *
2249  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2250  */
2251 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2252 {
2253         unsigned long pfn;
2254         unsigned int cnt = 0;
2255
2256         memory_bm_position_reset(bm);
2257         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2258         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2259                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2260                         cnt++;
2261
2262                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2263         }
2264         return cnt;
2265 }
2266
2267 static unsigned int safe_highmem_pages;
2268
2269 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2270
2271 /**
2272  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2273  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2274  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2275  *
2276  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2277  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2278  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2279  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2280  * @bm (it must be unitialized).
2281  *
2282  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2283  */
2284 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2285                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2286 {
2287         unsigned int to_alloc;
2288
2289         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2290                 return -ENOMEM;
2291
2292         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2293                 return -ENOMEM;
2294
2295         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2296         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2297                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2298         else
2299                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2300
2301         safe_highmem_pages = 0;
2302         while (to_alloc-- > 0) {
2303                 struct page *page;
2304
2305                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2306                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2307                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2308                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2309                         safe_highmem_pages++;
2310                 }
2311                 /* Mark the page as allocated */
2312                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2313                 swsusp_set_page_free(page);
2314         }
2315         memory_bm_position_reset(bm);
2316         safe_highmem_bm = bm;
2317         return 0;
2318 }
2319
2320 static struct page *last_highmem_page;
2321
2322 /**
2323  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2324  *
2325  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2326  * return to its caller to write to.
2327  *
2328  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2329  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2330  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2331  * the copy is returned.
2332  *
2333  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2334  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2335  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2336  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2337  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2338  * the data will have to be copied from @buffer.
2339  */
2340 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2341                                      struct chain_allocator *ca)
2342 {
2343         struct highmem_pbe *pbe;
2344         void *kaddr;
2345
2346         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2347                 /*
2348                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2349                  * use it directly to store the loaded page.
2350                  */
2351                 last_highmem_page = page;
2352                 return buffer;
2353         }
2354         /*
2355          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2356          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2357          */
2358         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2359         if (!pbe) {
2360                 swsusp_free();
2361                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2362         }
2363         pbe->orig_page = page;
2364         if (safe_highmem_pages > 0) {
2365                 struct page *tmp;
2366
2367                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2368                 kaddr = buffer;
2369                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2370                 safe_highmem_pages--;
2371                 last_highmem_page = tmp;
2372                 pbe->copy_page = tmp;
2373         } else {
2374                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2375                 kaddr = __get_safe_page(ca->gfp_mask);
2376                 if (!kaddr)
2377                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2378                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2379         }
2380         pbe->next = highmem_pblist;
2381         highmem_pblist = pbe;
2382         return kaddr;
2383 }
2384
2385 /**
2386  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2387  *
2388  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2389  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2390  * @last_highmem_page .
2391  */
2392 static void copy_last_highmem_page(void)
2393 {
2394         if (last_highmem_page) {
2395                 void *dst;
2396
2397                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2398                 copy_page(dst, buffer);
2399                 kunmap_atomic(dst);
2400                 last_highmem_page = NULL;
2401         }
2402 }
2403
2404 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2405 {
2406         return !last_highmem_page;
2407 }
2408
2409 static inline void free_highmem_data(void)
2410 {
2411         if (safe_highmem_bm)
2412                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2413
2414         if (buffer)
2415                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2416 }
2417 #else
2418 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2419
2420 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2421                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2422
2423 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2424                                             struct chain_allocator *ca)
2425 {
2426         return ERR_PTR(-EINVAL);
2427 }
2428
2429 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2430 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2431 static inline void free_highmem_data(void) {}
2432 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2433
2434 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2435
2436 /**
2437  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2438  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2439  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2440  *
2441  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2442  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2443  * and allocate memory for the image.
2444  *
2445  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2446  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2447  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2448  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2449  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2450  */
2451 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2452 {
2453         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2454         struct linked_page *lp;
2455         int error;
2456
2457         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2458         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2459         buffer = NULL;
2460
2461         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2462         mark_unsafe_pages(bm);
2463
2464         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2465         if (error)
2466                 goto Free;
2467
2468         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2469         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2470         if (nr_highmem > 0) {
2471                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2472                 if (error)
2473                         goto Free;
2474         }
2475         /*
2476          * Reserve some safe pages for potential later use.
2477          *
2478          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2479          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2480          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2481          *
2482          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2483          */
2484         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2485         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2486         while (nr_pages > 0) {
2487                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2488                 if (!lp) {
2489                         error = -ENOMEM;
2490                         goto Free;
2491                 }
2492                 lp->next = safe_pages_list;
2493                 safe_pages_list = lp;
2494                 nr_pages--;
2495         }
2496         /* Preallocate memory for the image */
2497         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2498         while (nr_pages > 0) {
2499                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2500                 if (!lp) {
2501                         error = -ENOMEM;
2502                         goto Free;
2503                 }
2504                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2505                         /* The page is "safe", add it to the list */
2506                         lp->next = safe_pages_list;
2507                         safe_pages_list = lp;
2508                 }
2509                 /* Mark the page as allocated */
2510                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2511                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2512                 nr_pages--;
2513         }
2514         return 0;
2515
2516  Free:
2517         swsusp_free();
2518         return error;
2519 }
2520
2521 /**
2522  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2523  *
2524  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2525  * write to.
2526  */
2527 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2528 {
2529         struct pbe *pbe;
2530         struct page *page;
2531         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2532
2533         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2534                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2535
2536         page = pfn_to_page(pfn);
2537         if (PageHighMem(page))
2538                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2539
2540         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2541                 /*
2542                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2543                  * use it directly to store the loaded page.
2544                  */
2545                 return page_address(page);
2546
2547         /*
2548          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2549          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2550          */
2551         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2552         if (!pbe) {
2553                 swsusp_free();
2554                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2555         }
2556         pbe->orig_address = page_address(page);
2557         pbe->address = __get_safe_page(ca->gfp_mask);
2558         if (!pbe->address)
2559                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2560         pbe->next = restore_pblist;
2561         restore_pblist = pbe;
2562         return pbe->address;
2563 }
2564
2565 /**
2566  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2567  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2568  *
2569  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2570  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2571  * passed to this function every next time.
2572  *
2573  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2574  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2575  * location computed by the data_of() macro.
2576  *
2577  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2578  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2579  * @handle is not updated and should not be used any more.
2580  */
2581 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2582 {
2583         static struct chain_allocator ca;
2584         int error = 0;
2585
2586         /* Check if we have already loaded the entire image */
2587         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2588                 return 0;
2589
2590         if (!handle->cur) {
2591                 if (!buffer)
2592                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2593                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2594
2595                 if (!buffer)
2596                         return -ENOMEM;
2597
2598                 handle->buffer = buffer;
2599         } else if (handle->cur == 1) {
2600                 error = load_header(buffer);
2601                 if (error)
2602                         return error;
2603
2604                 safe_pages_list = NULL;
2605
2606                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2607                 if (error)
2608                         return error;
2609
2610                 hibernate_restore_protection_begin();
2611         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2612                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2613                 if (error)
2614                         return error;
2615
2616                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2617                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2618                         if (error)
2619                                 return error;
2620
2621                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2622                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2623                         restore_pblist = NULL;
2624                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2625                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2626                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2627                 }
2628         } else {
2629                 copy_last_highmem_page();
2630                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2631                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2632                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2633                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2634         }
2635         handle->sync_read = (handle->buffer == buffer);
2636         handle->cur++;
2637         return PAGE_SIZE;
2638 }
2639
2640 /**
2641  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2642  *
2643  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2644  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2645  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2646  * necessary any more.
2647  */
2648 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2649 {
2650         copy_last_highmem_page();
2651         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2652         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2653         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2654                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2655                 free_highmem_data();
2656         }
2657 }
2658
2659 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2660 {
2661         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2662                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2663 }
2664
2665 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2666 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2667 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2668                                        void *buf)
2669 {
2670         void *kaddr1, *kaddr2;
2671
2672         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2673         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2674         copy_page(buf, kaddr1);
2675         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2676         copy_page(kaddr2, buf);
2677         kunmap_atomic(kaddr2);
2678         kunmap_atomic(kaddr1);
2679 }
2680
2681 /**
2682  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2683  *
2684  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2685  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2686  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2687  *
2688  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2689  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2690  */
2691 int restore_highmem(void)
2692 {
2693         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2694         void *buf;
2695
2696         if (!pbe)
2697                 return 0;
2698
2699         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2700         if (!buf)
2701                 return -ENOMEM;
2702
2703         while (pbe) {
2704                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2705                 pbe = pbe->next;
2706         }
2707         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2708         return 0;
2709 }
2710 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */