GNU Linux-libre 4.19.264-gnu1
[releases.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) "PM: " fmt
14
15 #include <linux/version.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/suspend.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/bitops.h>
21 #include <linux/spinlock.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/pm.h>
24 #include <linux/device.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/bootmem.h>
27 #include <linux/nmi.h>
28 #include <linux/syscalls.h>
29 #include <linux/console.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/list.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/ktime.h>
35 #include <linux/set_memory.h>
36
37 #include <linux/uaccess.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/io.h>
42
43 #include "power.h"
44
45 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
46 static bool hibernate_restore_protection;
47 static bool hibernate_restore_protection_active;
48
49 void enable_restore_image_protection(void)
50 {
51         hibernate_restore_protection = true;
52 }
53
54 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
55 {
56         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
57 }
58
59 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
60 {
61         hibernate_restore_protection_active = false;
62 }
63
64 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
65 {
66         if (hibernate_restore_protection_active)
67                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
68 }
69
70 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
71 {
72         if (hibernate_restore_protection_active)
73                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
74 }
75 #else
76 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
77 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
78 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
79 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
80 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
81
82 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
83 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
84 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
85
86 /*
87  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
88  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
89  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
90  */
91 unsigned long reserved_size;
92
93 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
94 {
95         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
96 }
97
98 /*
99  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
100  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
101  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
102  * try to create the smallest image possible.
103  */
104 unsigned long image_size;
105
106 void __init hibernate_image_size_init(void)
107 {
108         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
109 }
110
111 /*
112  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
113  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
114  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
115  * directly to their "original" page frames.
116  */
117 struct pbe *restore_pblist;
118
119 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
120
121 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
122
123 struct linked_page {
124         struct linked_page *next;
125         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
126 } __packed;
127
128 /*
129  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
130  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
131  * memory contents.
132  */
133 static struct linked_page *safe_pages_list;
134
135 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
136 static void *buffer;
137
138 #define PG_ANY          0
139 #define PG_SAFE         1
140 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
141 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
142
143 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
144
145 /**
146  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
147  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
148  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
149  *
150  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
151  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
152  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
153  * using allocated_unsafe_pages.
154  *
155  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
156  * swsusp_free() can release it.
157  */
158 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
159 {
160         void *res;
161
162         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
163         if (safe_needed)
164                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
165                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
166                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
167                         allocated_unsafe_pages++;
168                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
169                 }
170         if (res) {
171                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
172                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
173         }
174         return res;
175 }
176
177 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
178 {
179         if (safe_pages_list) {
180                 void *ret = safe_pages_list;
181
182                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
183                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
184                 return ret;
185         }
186         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
187 }
188
189 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
190 {
191         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
192 }
193
194 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
195 {
196         struct page *page;
197
198         page = alloc_page(gfp_mask);
199         if (page) {
200                 swsusp_set_page_forbidden(page);
201                 swsusp_set_page_free(page);
202         }
203         return page;
204 }
205
206 static void recycle_safe_page(void *page_address)
207 {
208         struct linked_page *lp = page_address;
209
210         lp->next = safe_pages_list;
211         safe_pages_list = lp;
212 }
213
214 /**
215  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
216  * @addr: Address of the page to free.
217  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
218  *
219  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
220  * set by it are affected).
221  */
222 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
223 {
224         struct page *page;
225
226         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
227
228         page = virt_to_page(addr);
229
230         swsusp_unset_page_forbidden(page);
231         if (clear_nosave_free)
232                 swsusp_unset_page_free(page);
233
234         __free_page(page);
235 }
236
237 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
238                                       int clear_page_nosave)
239 {
240         while (list) {
241                 struct linked_page *lp = list->next;
242
243                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
244                 list = lp;
245         }
246 }
247
248 /*
249  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
250  * a linked list of pages called 'the chain'.
251  *
252  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
253  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
254  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
255  * chain.
256  *
257  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
258  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
259  */
260 struct chain_allocator {
261         struct linked_page *chain;      /* the chain */
262         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
263                                            of the current page */
264         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
265         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
266 };
267
268 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
269                        int safe_needed)
270 {
271         ca->chain = NULL;
272         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
273         ca->gfp_mask = gfp_mask;
274         ca->safe_needed = safe_needed;
275 }
276
277 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
278 {
279         void *ret;
280
281         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
282                 struct linked_page *lp;
283
284                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
285                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
286                 if (!lp)
287                         return NULL;
288
289                 lp->next = ca->chain;
290                 ca->chain = lp;
291                 ca->used_space = 0;
292         }
293         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
294         ca->used_space += size;
295         return ret;
296 }
297
298 /**
299  * Data types related to memory bitmaps.
300  *
301  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
302  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
303  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
304  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
305  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
306  *
307  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
308  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
309  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
310  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
311  *
312  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
313  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
314  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
315  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
316  *
317  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
318  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
319  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
320  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
321  *
322  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
323  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
324  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
325  * the represented memory area.
326  *
327  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
328  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
329  * from create_mem_extents).
330  *
331  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
332  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
333  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
334  * access of the memory bitmap.
335  *
336  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
337  */
338
339 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
340
341 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
342 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
343 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
344
345 /*
346  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
347  * of the rtree together for easy linear iteration over
348  * bits and easy freeing
349  */
350 struct rtree_node {
351         struct list_head list;
352         unsigned long *data;
353 };
354
355 /*
356  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
357  * populated memory zone.
358  */
359 struct mem_zone_bm_rtree {
360         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
361         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
362         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
363         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
364         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
365         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
366         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
367         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
368 };
369
370 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
371
372 struct bm_position {
373         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
374         struct rtree_node *node;
375         unsigned long node_pfn;
376         int node_bit;
377 };
378
379 struct memory_bitmap {
380         struct list_head zones;
381         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
382                                            bitmap objects and bitmap block
383                                            objects */
384         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
385 };
386
387 /* Functions that operate on memory bitmaps */
388
389 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
390 #if BITS_PER_LONG == 32
391 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
392 #else
393 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
394 #endif
395 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
396
397 /**
398  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
399  *
400  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
401  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
402  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
403  */
404 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
405                                            struct chain_allocator *ca,
406                                            struct list_head *list)
407 {
408         struct rtree_node *node;
409
410         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
411         if (!node)
412                 return NULL;
413
414         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
415         if (!node->data)
416                 return NULL;
417
418         list_add_tail(&node->list, list);
419
420         return node;
421 }
422
423 /**
424  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
425  *
426  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
427  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
428  * counter.
429  */
430 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
431                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
432 {
433         struct rtree_node *node, *block, **dst;
434         unsigned int levels_needed, block_nr;
435         int i;
436
437         block_nr = zone->blocks;
438         levels_needed = 0;
439
440         /* How many levels do we need for this block nr? */
441         while (block_nr) {
442                 levels_needed += 1;
443                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
444         }
445
446         /* Make sure the rtree has enough levels */
447         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
448                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
449                                         &zone->nodes);
450                 if (!node)
451                         return -ENOMEM;
452
453                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
454                 zone->rtree = node;
455                 zone->levels += 1;
456         }
457
458         /* Allocate new block */
459         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
460         if (!block)
461                 return -ENOMEM;
462
463         /* Now walk the rtree to insert the block */
464         node = zone->rtree;
465         dst = &zone->rtree;
466         block_nr = zone->blocks;
467         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
468                 int index;
469
470                 if (!node) {
471                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
472                                                 &zone->nodes);
473                         if (!node)
474                                 return -ENOMEM;
475                         *dst = node;
476                 }
477
478                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
479                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
480                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
481                 node = *dst;
482         }
483
484         zone->blocks += 1;
485         *dst = block;
486
487         return 0;
488 }
489
490 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
491                                int clear_nosave_free);
492
493 /**
494  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
495  *
496  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
497  * This function also allocated and builds the radix tree for the
498  * zone.
499  */
500 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
501                                                       int safe_needed,
502                                                       struct chain_allocator *ca,
503                                                       unsigned long start,
504                                                       unsigned long end)
505 {
506         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
507         unsigned int i, nr_blocks;
508         unsigned long pages;
509
510         pages = end - start;
511         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
512         if (!zone)
513                 return NULL;
514
515         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
516         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
517         zone->start_pfn = start;
518         zone->end_pfn = end;
519         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
520
521         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
522                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
523                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
524                         return NULL;
525                 }
526         }
527
528         return zone;
529 }
530
531 /**
532  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
533  *
534  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
535  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
536  * structs.
537  */
538 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
539                                int clear_nosave_free)
540 {
541         struct rtree_node *node;
542
543         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
544                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
545
546         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
547                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
548 }
549
550 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
551 {
552         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
553                                   list);
554         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
555                                   struct rtree_node, list);
556         bm->cur.node_pfn = 0;
557         bm->cur.node_bit = 0;
558 }
559
560 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
561
562 struct mem_extent {
563         struct list_head hook;
564         unsigned long start;
565         unsigned long end;
566 };
567
568 /**
569  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
570  * @list: List of extents to free.
571  */
572 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
573 {
574         struct mem_extent *ext, *aux;
575
576         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
577                 list_del(&ext->hook);
578                 kfree(ext);
579         }
580 }
581
582 /**
583  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
584  * @list: List to put the extents into.
585  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
586  *
587  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
588  */
589 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
590 {
591         struct zone *zone;
592
593         INIT_LIST_HEAD(list);
594
595         for_each_populated_zone(zone) {
596                 unsigned long zone_start, zone_end;
597                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
598
599                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
600                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
601
602                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
603                         if (zone_start <= ext->end)
604                                 break;
605
606                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
607                         /* New extent is necessary */
608                         struct mem_extent *new_ext;
609
610                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
611                         if (!new_ext) {
612                                 free_mem_extents(list);
613                                 return -ENOMEM;
614                         }
615                         new_ext->start = zone_start;
616                         new_ext->end = zone_end;
617                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
618                         continue;
619                 }
620
621                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
622                 if (zone_start < ext->start)
623                         ext->start = zone_start;
624                 if (zone_end > ext->end)
625                         ext->end = zone_end;
626
627                 /* More merging may be possible */
628                 cur = ext;
629                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
630                         if (zone_end < cur->start)
631                                 break;
632                         if (zone_end < cur->end)
633                                 ext->end = cur->end;
634                         list_del(&cur->hook);
635                         kfree(cur);
636                 }
637         }
638
639         return 0;
640 }
641
642 /**
643  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
644  */
645 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
646                             int safe_needed)
647 {
648         struct chain_allocator ca;
649         struct list_head mem_extents;
650         struct mem_extent *ext;
651         int error;
652
653         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
654         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
655
656         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
657         if (error)
658                 return error;
659
660         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
661                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
662
663                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
664                                             ext->start, ext->end);
665                 if (!zone) {
666                         error = -ENOMEM;
667                         goto Error;
668                 }
669                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
670         }
671
672         bm->p_list = ca.chain;
673         memory_bm_position_reset(bm);
674  Exit:
675         free_mem_extents(&mem_extents);
676         return error;
677
678  Error:
679         bm->p_list = ca.chain;
680         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
681         goto Exit;
682 }
683
684 /**
685  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
686  * @bm: Memory bitmap.
687  */
688 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
689 {
690         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
691
692         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
693                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
694
695         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
696
697         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
698 }
699
700 /**
701  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
702  *
703  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
704  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
705  *
706  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
707  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
708  */
709 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
710                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
711 {
712         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
713         struct rtree_node *node;
714         int i, block_nr;
715
716         zone = bm->cur.zone;
717
718         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
719                 goto zone_found;
720
721         zone = NULL;
722
723         /* Find the right zone */
724         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
725                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
726                         zone = curr;
727                         break;
728                 }
729         }
730
731         if (!zone)
732                 return -EFAULT;
733
734 zone_found:
735         /*
736          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
737          * for our PFN.
738          */
739
740         /*
741          * If the zone we wish to scan is the the current zone and the
742          * pfn falls into the current node then we do not need to walk
743          * the tree.
744          */
745         node = bm->cur.node;
746         if (zone == bm->cur.zone &&
747             ((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
748                 goto node_found;
749
750         node      = zone->rtree;
751         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
752
753         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
754                 int index;
755
756                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
757                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
758                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
759                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
760         }
761
762 node_found:
763         /* Update last position */
764         bm->cur.zone = zone;
765         bm->cur.node = node;
766         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
767
768         /* Set return values */
769         *addr = node->data;
770         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
771
772         return 0;
773 }
774
775 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
776 {
777         void *addr;
778         unsigned int bit;
779         int error;
780
781         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
782         BUG_ON(error);
783         set_bit(bit, addr);
784 }
785
786 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
787 {
788         void *addr;
789         unsigned int bit;
790         int error;
791
792         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
793         if (!error)
794                 set_bit(bit, addr);
795
796         return error;
797 }
798
799 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
800 {
801         void *addr;
802         unsigned int bit;
803         int error;
804
805         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
806         BUG_ON(error);
807         clear_bit(bit, addr);
808 }
809
810 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
811 {
812         int bit;
813
814         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
815         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
816 }
817
818 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
819 {
820         void *addr;
821         unsigned int bit;
822         int error;
823
824         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
825         BUG_ON(error);
826         return test_bit(bit, addr);
827 }
828
829 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
830 {
831         void *addr;
832         unsigned int bit;
833
834         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
835 }
836
837 /*
838  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
839  *
840  * Set the position to the beginning of the next node in the
841  * memory bitmap. This is either the next node in the current
842  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
843  * next zone.
844  *
845  * Return true if there is a next node, false otherwise.
846  */
847 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
848 {
849         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
850                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
851                                           struct rtree_node, list);
852                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
853                 bm->cur.node_bit  = 0;
854                 touch_softlockup_watchdog();
855                 return true;
856         }
857
858         /* No more nodes, goto next zone */
859         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
860                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
861                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
862                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
863                                           struct rtree_node, list);
864                 bm->cur.node_pfn = 0;
865                 bm->cur.node_bit = 0;
866                 return true;
867         }
868
869         /* No more zones */
870         return false;
871 }
872
873 /**
874  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
875  * @bm: Memory bitmap.
876  *
877  * Starting from the last returned position this function searches for the next
878  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
879  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
880  *
881  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
882  * this function for the given memory bitmap.
883  */
884 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
885 {
886         unsigned long bits, pfn, pages;
887         int bit;
888
889         do {
890                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
891                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
892                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
893                                           bm->cur.node_bit);
894                 if (bit < bits) {
895                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
896                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
897                         return pfn;
898                 }
899         } while (rtree_next_node(bm));
900
901         return BM_END_OF_MAP;
902 }
903
904 /*
905  * This structure represents a range of page frames the contents of which
906  * should not be saved during hibernation.
907  */
908 struct nosave_region {
909         struct list_head list;
910         unsigned long start_pfn;
911         unsigned long end_pfn;
912 };
913
914 static LIST_HEAD(nosave_regions);
915
916 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
917 {
918         struct rtree_node *node;
919
920         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
921                 recycle_safe_page(node->data);
922
923         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
924                 recycle_safe_page(node->data);
925 }
926
927 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
928 {
929         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
930         struct linked_page *p_list;
931
932         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
933                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
934
935         p_list = bm->p_list;
936         while (p_list) {
937                 struct linked_page *lp = p_list;
938
939                 p_list = lp->next;
940                 recycle_safe_page(lp);
941         }
942 }
943
944 /**
945  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
946  *
947  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
948  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
949  */
950 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
951                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
952 {
953         struct nosave_region *region;
954
955         if (start_pfn >= end_pfn)
956                 return;
957
958         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
959                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
960                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
961                                         struct nosave_region, list);
962                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
963                         region->end_pfn = end_pfn;
964                         goto Report;
965                 }
966         }
967         if (use_kmalloc) {
968                 /* During init, this shouldn't fail */
969                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
970                 BUG_ON(!region);
971         } else {
972                 /* This allocation cannot fail */
973                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
974         }
975         region->start_pfn = start_pfn;
976         region->end_pfn = end_pfn;
977         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
978  Report:
979         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
980                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
981                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
982 }
983
984 /*
985  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
986  * should not be saved during the suspend.
987  */
988 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
989
990 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
991 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
992
993 /*
994  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
995  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
996  */
997
998 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
999 {
1000         if (free_pages_map)
1001                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1002 }
1003
1004 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
1005 {
1006         return free_pages_map ?
1007                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1008 }
1009
1010 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1011 {
1012         if (free_pages_map)
1013                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1014 }
1015
1016 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1017 {
1018         if (forbidden_pages_map)
1019                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1020 }
1021
1022 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1023 {
1024         return forbidden_pages_map ?
1025                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1026 }
1027
1028 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1029 {
1030         if (forbidden_pages_map)
1031                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1032 }
1033
1034 /**
1035  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1036  * @bm: Memory bitmap.
1037  *
1038  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1039  * should not be saved.
1040  */
1041 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1042 {
1043         struct nosave_region *region;
1044
1045         if (list_empty(&nosave_regions))
1046                 return;
1047
1048         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1049                 unsigned long pfn;
1050
1051                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1052                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1053                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1054                                 - 1);
1055
1056                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1057                         if (pfn_valid(pfn)) {
1058                                 /*
1059                                  * It is safe to ignore the result of
1060                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1061                                  * touch the PFNs for which the error is
1062                                  * returned anyway.
1063                                  */
1064                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1065                         }
1066         }
1067 }
1068
1069 /**
1070  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1071  *
1072  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1073  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1074  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1075  * touched before both bitmaps are set up.
1076  */
1077 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1078 {
1079         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1080         int error = 0;
1081
1082         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1083                 return 0;
1084         else
1085                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1086
1087         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1088         if (!bm1)
1089                 return -ENOMEM;
1090
1091         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1092         if (error)
1093                 goto Free_first_object;
1094
1095         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1096         if (!bm2)
1097                 goto Free_first_bitmap;
1098
1099         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1100         if (error)
1101                 goto Free_second_object;
1102
1103         forbidden_pages_map = bm1;
1104         free_pages_map = bm2;
1105         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1106
1107         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1108
1109         return 0;
1110
1111  Free_second_object:
1112         kfree(bm2);
1113  Free_first_bitmap:
1114         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1115  Free_first_object:
1116         kfree(bm1);
1117         return -ENOMEM;
1118 }
1119
1120 /**
1121  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1122  *
1123  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1124  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1125  * referred to while they are being freed.
1126  */
1127 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1128 {
1129         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1130
1131         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1132                 return;
1133
1134         bm1 = forbidden_pages_map;
1135         bm2 = free_pages_map;
1136         forbidden_pages_map = NULL;
1137         free_pages_map = NULL;
1138         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1139         kfree(bm1);
1140         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1141         kfree(bm2);
1142
1143         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1144 }
1145
1146 void clear_free_pages(void)
1147 {
1148 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1149         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1150         unsigned long pfn;
1151
1152         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1153                 return;
1154
1155         memory_bm_position_reset(bm);
1156         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1157         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1158                 if (pfn_valid(pfn))
1159                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1160
1161                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1162         }
1163         memory_bm_position_reset(bm);
1164         pr_info("free pages cleared after restore\n");
1165 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1166 }
1167
1168 /**
1169  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1170  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1171  *
1172  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1173  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1174  * the exact number).
1175  */
1176 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1177 {
1178         unsigned int rtree, nodes;
1179
1180         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1181         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1182                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1183         while (nodes > 1) {
1184                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1185                 rtree += nodes;
1186         }
1187
1188         return 2 * rtree;
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1192 /**
1193  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1194  *
1195  * The returned number is system-wide.
1196  */
1197 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1198 {
1199         struct zone *zone;
1200         unsigned int cnt = 0;
1201
1202         for_each_populated_zone(zone)
1203                 if (is_highmem(zone))
1204                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1205
1206         return cnt;
1207 }
1208
1209 /**
1210  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1211  *
1212  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1213  *
1214  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1215  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1216  */
1217 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1218 {
1219         struct page *page;
1220
1221         if (!pfn_valid(pfn))
1222                 return NULL;
1223
1224         page = pfn_to_page(pfn);
1225         if (page_zone(page) != zone)
1226                 return NULL;
1227
1228         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1229
1230         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1231             PageReserved(page))
1232                 return NULL;
1233
1234         if (page_is_guard(page))
1235                 return NULL;
1236
1237         return page;
1238 }
1239
1240 /**
1241  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1242  */
1243 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1244 {
1245         struct zone *zone;
1246         unsigned int n = 0;
1247
1248         for_each_populated_zone(zone) {
1249                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1250
1251                 if (!is_highmem(zone))
1252                         continue;
1253
1254                 mark_free_pages(zone);
1255                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1256                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1257                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1258                                 n++;
1259         }
1260         return n;
1261 }
1262 #else
1263 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1264 {
1265         return NULL;
1266 }
1267 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1268
1269 /**
1270  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1271  *
1272  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1273  * image.
1274  *
1275  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1276  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1277  * a free chunk of pages.
1278  */
1279 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1280 {
1281         struct page *page;
1282
1283         if (!pfn_valid(pfn))
1284                 return NULL;
1285
1286         page = pfn_to_page(pfn);
1287         if (page_zone(page) != zone)
1288                 return NULL;
1289
1290         BUG_ON(PageHighMem(page));
1291
1292         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1293                 return NULL;
1294
1295         if (PageReserved(page)
1296             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1297                 return NULL;
1298
1299         if (page_is_guard(page))
1300                 return NULL;
1301
1302         return page;
1303 }
1304
1305 /**
1306  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1307  */
1308 static unsigned int count_data_pages(void)
1309 {
1310         struct zone *zone;
1311         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1312         unsigned int n = 0;
1313
1314         for_each_populated_zone(zone) {
1315                 if (is_highmem(zone))
1316                         continue;
1317
1318                 mark_free_pages(zone);
1319                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1320                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1321                         if (saveable_page(zone, pfn))
1322                                 n++;
1323         }
1324         return n;
1325 }
1326
1327 /*
1328  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1329  * task structs.
1330  */
1331 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1332 {
1333         int n;
1334
1335         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1336                 *dst++ = *src++;
1337 }
1338
1339 /**
1340  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1341  *
1342  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1343  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1344  * and in that case kernel_page_present() 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         x *= multiplier;
1562         do_div(x, base);
1563         return (unsigned long)x;
1564 }
1565
1566 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1567                                                   unsigned long highmem,
1568                                                   unsigned long total)
1569 {
1570         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1571
1572         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1573 }
1574 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1575 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1576 {
1577         return 0;
1578 }
1579
1580 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1581                                                          unsigned long highmem,
1582                                                          unsigned long total)
1583 {
1584         return 0;
1585 }
1586 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1587
1588 /**
1589  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1590  */
1591 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1592 {
1593         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1594
1595         save = count_data_pages();
1596         if (alloc_normal >= save) {
1597                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1598                 save = 0;
1599         } else {
1600                 to_free_normal = 0;
1601                 save -= alloc_normal;
1602         }
1603         save += count_highmem_pages();
1604         if (alloc_highmem >= save) {
1605                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1606         } else {
1607                 to_free_highmem = 0;
1608                 save -= alloc_highmem;
1609                 if (to_free_normal > save)
1610                         to_free_normal -= save;
1611                 else
1612                         to_free_normal = 0;
1613         }
1614         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1615
1616         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1617
1618         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1619                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1620                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1621
1622                 if (PageHighMem(page)) {
1623                         if (!to_free_highmem)
1624                                 continue;
1625                         to_free_highmem--;
1626                         alloc_highmem--;
1627                 } else {
1628                         if (!to_free_normal)
1629                                 continue;
1630                         to_free_normal--;
1631                         alloc_normal--;
1632                 }
1633                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1634                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1635                 swsusp_unset_page_free(page);
1636                 __free_page(page);
1637         }
1638
1639         return free;
1640 }
1641
1642 /**
1643  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1644  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1645  *
1646  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1647  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1648  * preallocating memory.
1649  *
1650  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1651  *
1652  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1653  *
1654  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1655  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages.
1656  */
1657 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1658 {
1659         unsigned long size;
1660
1661         size = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1662                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1663                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1664                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1665                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1666
1667         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1668 }
1669
1670 /**
1671  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1672  *
1673  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1674  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1675  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1676  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1677  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1678  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1679  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1680  * total number of available page frames and allocate at least
1681  *
1682  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1683  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1684  *
1685  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1686  *
1687  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1688  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1689  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1690  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1691  */
1692 int hibernate_preallocate_memory(void)
1693 {
1694         struct zone *zone;
1695         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1696         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1697         ktime_t start, stop;
1698         int error;
1699
1700         pr_info("Preallocating image memory... ");
1701         start = ktime_get();
1702
1703         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1704         if (error)
1705                 goto err_out;
1706
1707         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1708         if (error)
1709                 goto err_out;
1710
1711         alloc_normal = 0;
1712         alloc_highmem = 0;
1713
1714         /* Count the number of saveable data pages. */
1715         save_highmem = count_highmem_pages();
1716         saveable = count_data_pages();
1717
1718         /*
1719          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1720          * number of pages needed for image metadata (size).
1721          */
1722         count = saveable;
1723         saveable += save_highmem;
1724         highmem = save_highmem;
1725         size = 0;
1726         for_each_populated_zone(zone) {
1727                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1728                 if (is_highmem(zone))
1729                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1730                 else
1731                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1732         }
1733         avail_normal = count;
1734         count += highmem;
1735         count -= totalreserve_pages;
1736
1737         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1738         size += page_key_additional_pages(saveable);
1739
1740         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1741         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1742                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1743         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1744         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1745         if (size > max_size)
1746                 size = max_size;
1747         /*
1748          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1749          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1750          * the image and we're done.
1751          */
1752         if (size >= saveable) {
1753                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1754                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1755                 goto out;
1756         }
1757
1758         /* Estimate the minimum size of the image. */
1759         pages = minimum_image_size(saveable);
1760         /*
1761          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1762          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1763          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1764          */
1765         if (avail_normal > pages)
1766                 avail_normal -= pages;
1767         else
1768                 avail_normal = 0;
1769         if (size < pages)
1770                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1771
1772         /*
1773          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1774          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1775          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1776          * test cases.
1777          */
1778         shrink_all_memory(saveable - size);
1779
1780         /*
1781          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1782          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1783          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1784          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1785          * highmem and non-highmem zones separately.
1786          */
1787         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1788         alloc = count - max_size;
1789         if (alloc > pages_highmem)
1790                 alloc -= pages_highmem;
1791         else
1792                 alloc = 0;
1793         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1794         if (pages < alloc) {
1795                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1796                 alloc -= pages;
1797                 pages += pages_highmem;
1798                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1799                 if (pages_highmem < alloc)
1800                         goto err_out;
1801                 pages += pages_highmem;
1802                 /*
1803                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1804                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1805                  */
1806                 alloc = (count - pages) - size;
1807                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1808         } else {
1809                 /*
1810                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1811                  * and we want to reduce this number down to size.
1812                  */
1813                 alloc = max_size - size;
1814                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1815                 pages_highmem += size;
1816                 alloc -= size;
1817                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1818                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1819                 pages += pages_highmem + size;
1820         }
1821
1822         /*
1823          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1824          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1825          * ones now.
1826          */
1827         pages -= free_unnecessary_pages();
1828
1829  out:
1830         stop = ktime_get();
1831         pr_cont("done (allocated %lu pages)\n", pages);
1832         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1833
1834         return 0;
1835
1836  err_out:
1837         pr_cont("\n");
1838         swsusp_free();
1839         return -ENOMEM;
1840 }
1841
1842 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1843 /**
1844  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1845  *
1846  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1847  * copies of highmem pages.
1848  */
1849 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1850 {
1851         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1852
1853         if (free_highmem >= nr_highmem)
1854                 nr_highmem = 0;
1855         else
1856                 nr_highmem -= free_highmem;
1857
1858         return nr_highmem;
1859 }
1860 #else
1861 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1862 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1863
1864 /**
1865  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1866  */
1867 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1868 {
1869         struct zone *zone;
1870         unsigned int free = alloc_normal;
1871
1872         for_each_populated_zone(zone)
1873                 if (!is_highmem(zone))
1874                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1875
1876         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1877         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1878                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1879
1880         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1881 }
1882
1883 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1884 /**
1885  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1886  *
1887  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1888  * buffer to copy them and/or load their data.
1889  */
1890 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1891 {
1892         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1893         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1894 }
1895
1896 /**
1897  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1898  *
1899  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1900  * pages is less than that, allocate them all.
1901  */
1902 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1903                                                unsigned int nr_highmem)
1904 {
1905         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1906
1907         if (to_alloc > nr_highmem)
1908                 to_alloc = nr_highmem;
1909
1910         nr_highmem -= to_alloc;
1911         while (to_alloc-- > 0) {
1912                 struct page *page;
1913
1914                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1915                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1916         }
1917         return nr_highmem;
1918 }
1919 #else
1920 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1921
1922 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1923                                                unsigned int n) { return 0; }
1924 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1925
1926 /**
1927  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1928  *
1929  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1930  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1931  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1932  *
1933  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1934  * also be located in the high memory, because of the way in which
1935  * copy_data_pages() works.
1936  */
1937 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1938                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1939 {
1940         if (nr_highmem > 0) {
1941                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1942                         goto err_out;
1943                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1944                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1945                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1946                 }
1947         }
1948         if (nr_pages > alloc_normal) {
1949                 nr_pages -= alloc_normal;
1950                 while (nr_pages-- > 0) {
1951                         struct page *page;
1952
1953                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1954                         if (!page)
1955                                 goto err_out;
1956                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1957                 }
1958         }
1959
1960         return 0;
1961
1962  err_out:
1963         swsusp_free();
1964         return -ENOMEM;
1965 }
1966
1967 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1968 {
1969         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1970
1971         pr_info("Creating hibernation image:\n");
1972
1973         drain_local_pages(NULL);
1974         nr_pages = count_data_pages();
1975         nr_highmem = count_highmem_pages();
1976         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1977
1978         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1979                 pr_err("Not enough free memory\n");
1980                 return -ENOMEM;
1981         }
1982
1983         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1984                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1985                 return -ENOMEM;
1986         }
1987
1988         /*
1989          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1990          * Kill them.
1991          */
1992         drain_local_pages(NULL);
1993         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1994
1995         /*
1996          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1997          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1998          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1999          */
2000
2001         nr_pages += nr_highmem;
2002         nr_copy_pages = nr_pages;
2003         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2004
2005         pr_info("Hibernation image created (%d pages copied)\n", nr_pages);
2006
2007         return 0;
2008 }
2009
2010 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2011 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2012 {
2013         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2014         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2015         return 0;
2016 }
2017
2018 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2019 {
2020         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2021                 return "kernel version";
2022         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2023                 return "system type";
2024         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2025                 return "kernel release";
2026         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2027                 return "version";
2028         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2029                 return "machine";
2030         return NULL;
2031 }
2032 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2033
2034 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2035 {
2036         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2037 }
2038
2039 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2040 {
2041         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2042         info->num_physpages = get_num_physpages();
2043         info->image_pages = nr_copy_pages;
2044         info->pages = snapshot_get_image_size();
2045         info->size = info->pages;
2046         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2047         return init_header_complete(info);
2048 }
2049
2050 /**
2051  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2052  * @bm: Memory bitmap.
2053  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2054  *
2055  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2056  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2057  */
2058 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2059 {
2060         int j;
2061
2062         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2063                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2064                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2065                         break;
2066                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2067                 page_key_read(buf + j);
2068         }
2069 }
2070
2071 /**
2072  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2073  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2074  *
2075  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2076  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2077  * passed to this function every next time.
2078  *
2079  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2080  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2081  * location computed by the data_of() macro.
2082  *
2083  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2084  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2085  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2086  */
2087 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2088 {
2089         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2090                 return 0;
2091
2092         if (!buffer) {
2093                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2094                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2095                 if (!buffer)
2096                         return -ENOMEM;
2097         }
2098         if (!handle->cur) {
2099                 int error;
2100
2101                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2102                 if (error)
2103                         return error;
2104                 handle->buffer = buffer;
2105                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2106                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2107         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2108                 clear_page(buffer);
2109                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2110         } else {
2111                 struct page *page;
2112
2113                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2114                 if (PageHighMem(page)) {
2115                         /*
2116                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2117                          * because we can't return with a kmapped
2118                          * highmem page (we may not be called again).
2119                          */
2120                         void *kaddr;
2121
2122                         kaddr = kmap_atomic(page);
2123                         copy_page(buffer, kaddr);
2124                         kunmap_atomic(kaddr);
2125                         handle->buffer = buffer;
2126                 } else {
2127                         handle->buffer = page_address(page);
2128                 }
2129         }
2130         handle->cur++;
2131         return PAGE_SIZE;
2132 }
2133
2134 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2135                                     struct memory_bitmap *src)
2136 {
2137         unsigned long pfn;
2138
2139         memory_bm_position_reset(src);
2140         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2141         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2142                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2143                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2144         }
2145 }
2146
2147 /**
2148  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2149  *
2150  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2151  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2152  */
2153 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2154 {
2155         unsigned long pfn;
2156
2157         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2158         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2159         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2160         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2161                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2162                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2163         }
2164
2165         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2166         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2167
2168         allocated_unsafe_pages = 0;
2169 }
2170
2171 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2172 {
2173         char *reason;
2174
2175         reason = check_image_kernel(info);
2176         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2177                 reason = "memory size";
2178         if (reason) {
2179                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2180                 return -EPERM;
2181         }
2182         return 0;
2183 }
2184
2185 /**
2186  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2187  */
2188 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2189 {
2190         int error;
2191
2192         restore_pblist = NULL;
2193         error = check_header(info);
2194         if (!error) {
2195                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2196                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2197         }
2198         return error;
2199 }
2200
2201 /**
2202  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2203  * @bm: Memory bitmap.
2204  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2205  *
2206  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2207  * corresponding bit in @bm.
2208  */
2209 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2210 {
2211         int j;
2212
2213         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2214                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2215                         break;
2216
2217                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2218                 page_key_memorize(buf + j);
2219
2220                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2221                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2222                 else
2223                         return -EFAULT;
2224         }
2225
2226         return 0;
2227 }
2228
2229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2230 /*
2231  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2232  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2233  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2234  */
2235 struct highmem_pbe {
2236         struct page *copy_page; /* data is here now */
2237         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2238         struct highmem_pbe *next;
2239 };
2240
2241 /*
2242  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2243  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2244  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2245  * written directly to their "original" page frames.
2246  */
2247 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2248
2249 /**
2250  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2251  * @bm: Memory bitmap.
2252  *
2253  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2254  */
2255 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2256 {
2257         unsigned long pfn;
2258         unsigned int cnt = 0;
2259
2260         memory_bm_position_reset(bm);
2261         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2262         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2263                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2264                         cnt++;
2265
2266                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2267         }
2268         return cnt;
2269 }
2270
2271 static unsigned int safe_highmem_pages;
2272
2273 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2274
2275 /**
2276  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2277  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2278  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2279  *
2280  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2281  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2282  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2283  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2284  * @bm (it must be unitialized).
2285  *
2286  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2287  */
2288 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2289                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2290 {
2291         unsigned int to_alloc;
2292
2293         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2294                 return -ENOMEM;
2295
2296         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2297                 return -ENOMEM;
2298
2299         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2300         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2301                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2302         else
2303                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2304
2305         safe_highmem_pages = 0;
2306         while (to_alloc-- > 0) {
2307                 struct page *page;
2308
2309                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2310                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2311                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2312                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2313                         safe_highmem_pages++;
2314                 }
2315                 /* Mark the page as allocated */
2316                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2317                 swsusp_set_page_free(page);
2318         }
2319         memory_bm_position_reset(bm);
2320         safe_highmem_bm = bm;
2321         return 0;
2322 }
2323
2324 static struct page *last_highmem_page;
2325
2326 /**
2327  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2328  *
2329  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2330  * return to its caller to write to.
2331  *
2332  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2333  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2334  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2335  * the copy is returned.
2336  *
2337  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2338  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2339  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2340  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2341  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2342  * the data will have to be copied from @buffer.
2343  */
2344 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2345                                      struct chain_allocator *ca)
2346 {
2347         struct highmem_pbe *pbe;
2348         void *kaddr;
2349
2350         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2351                 /*
2352                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2353                  * use it directly to store the loaded page.
2354                  */
2355                 last_highmem_page = page;
2356                 return buffer;
2357         }
2358         /*
2359          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2360          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2361          */
2362         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2363         if (!pbe) {
2364                 swsusp_free();
2365                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2366         }
2367         pbe->orig_page = page;
2368         if (safe_highmem_pages > 0) {
2369                 struct page *tmp;
2370
2371                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2372                 kaddr = buffer;
2373                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2374                 safe_highmem_pages--;
2375                 last_highmem_page = tmp;
2376                 pbe->copy_page = tmp;
2377         } else {
2378                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2379                 kaddr = safe_pages_list;
2380                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2381                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2382         }
2383         pbe->next = highmem_pblist;
2384         highmem_pblist = pbe;
2385         return kaddr;
2386 }
2387
2388 /**
2389  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2390  *
2391  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2392  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2393  * @last_highmem_page .
2394  */
2395 static void copy_last_highmem_page(void)
2396 {
2397         if (last_highmem_page) {
2398                 void *dst;
2399
2400                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2401                 copy_page(dst, buffer);
2402                 kunmap_atomic(dst);
2403                 last_highmem_page = NULL;
2404         }
2405 }
2406
2407 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2408 {
2409         return !last_highmem_page;
2410 }
2411
2412 static inline void free_highmem_data(void)
2413 {
2414         if (safe_highmem_bm)
2415                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2416
2417         if (buffer)
2418                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2419 }
2420 #else
2421 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2422
2423 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2424                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2425
2426 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2427                                             struct chain_allocator *ca)
2428 {
2429         return ERR_PTR(-EINVAL);
2430 }
2431
2432 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2433 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2434 static inline void free_highmem_data(void) {}
2435 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2436
2437 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2438
2439 /**
2440  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2441  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2442  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2443  *
2444  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2445  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2446  * and allocate memory for the image.
2447  *
2448  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2449  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2450  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2451  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2452  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2453  */
2454 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2455 {
2456         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2457         struct linked_page *lp;
2458         int error;
2459
2460         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2461         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2462         buffer = NULL;
2463
2464         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2465         mark_unsafe_pages(bm);
2466
2467         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2468         if (error)
2469                 goto Free;
2470
2471         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2472         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2473         if (nr_highmem > 0) {
2474                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2475                 if (error)
2476                         goto Free;
2477         }
2478         /*
2479          * Reserve some safe pages for potential later use.
2480          *
2481          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2482          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2483          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2484          *
2485          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2486          */
2487         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2488         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2489         while (nr_pages > 0) {
2490                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2491                 if (!lp) {
2492                         error = -ENOMEM;
2493                         goto Free;
2494                 }
2495                 lp->next = safe_pages_list;
2496                 safe_pages_list = lp;
2497                 nr_pages--;
2498         }
2499         /* Preallocate memory for the image */
2500         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2501         while (nr_pages > 0) {
2502                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2503                 if (!lp) {
2504                         error = -ENOMEM;
2505                         goto Free;
2506                 }
2507                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2508                         /* The page is "safe", add it to the list */
2509                         lp->next = safe_pages_list;
2510                         safe_pages_list = lp;
2511                 }
2512                 /* Mark the page as allocated */
2513                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2514                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2515                 nr_pages--;
2516         }
2517         return 0;
2518
2519  Free:
2520         swsusp_free();
2521         return error;
2522 }
2523
2524 /**
2525  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2526  *
2527  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2528  * write to.
2529  */
2530 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2531 {
2532         struct pbe *pbe;
2533         struct page *page;
2534         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2535
2536         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2537                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2538
2539         page = pfn_to_page(pfn);
2540         if (PageHighMem(page))
2541                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2542
2543         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2544                 /*
2545                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2546                  * use it directly to store the loaded page.
2547                  */
2548                 return page_address(page);
2549
2550         /*
2551          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2552          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2553          */
2554         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2555         if (!pbe) {
2556                 swsusp_free();
2557                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2558         }
2559         pbe->orig_address = page_address(page);
2560         pbe->address = safe_pages_list;
2561         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2562         pbe->next = restore_pblist;
2563         restore_pblist = pbe;
2564         return pbe->address;
2565 }
2566
2567 /**
2568  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2569  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2570  *
2571  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2572  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2573  * passed to this function every next time.
2574  *
2575  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2576  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2577  * location computed by the data_of() macro.
2578  *
2579  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2580  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2581  * @handle is not updated and should not be used any more.
2582  */
2583 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2584 {
2585         static struct chain_allocator ca;
2586         int error = 0;
2587
2588         /* Check if we have already loaded the entire image */
2589         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2590                 return 0;
2591
2592         handle->sync_read = 1;
2593
2594         if (!handle->cur) {
2595                 if (!buffer)
2596                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2597                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2598
2599                 if (!buffer)
2600                         return -ENOMEM;
2601
2602                 handle->buffer = buffer;
2603         } else if (handle->cur == 1) {
2604                 error = load_header(buffer);
2605                 if (error)
2606                         return error;
2607
2608                 safe_pages_list = NULL;
2609
2610                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2611                 if (error)
2612                         return error;
2613
2614                 /* Allocate buffer for page keys. */
2615                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2616                 if (error)
2617                         return error;
2618
2619                 hibernate_restore_protection_begin();
2620         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2621                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2622                 if (error)
2623                         return error;
2624
2625                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2626                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2627                         if (error)
2628                                 return error;
2629
2630                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2631                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2632                         restore_pblist = NULL;
2633                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2634                         handle->sync_read = 0;
2635                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2636                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2637                 }
2638         } else {
2639                 copy_last_highmem_page();
2640                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2641                 page_key_write(handle->buffer);
2642                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2643                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2644                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2645                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2646                 if (handle->buffer != buffer)
2647                         handle->sync_read = 0;
2648         }
2649         handle->cur++;
2650         return PAGE_SIZE;
2651 }
2652
2653 /**
2654  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2655  *
2656  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2657  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2658  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2659  * necessary any more.
2660  */
2661 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2662 {
2663         copy_last_highmem_page();
2664         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2665         page_key_write(handle->buffer);
2666         page_key_free();
2667         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2668         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2669         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2670                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2671                 free_highmem_data();
2672         }
2673 }
2674
2675 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2676 {
2677         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2678                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2679 }
2680
2681 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2682 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2683 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2684                                        void *buf)
2685 {
2686         void *kaddr1, *kaddr2;
2687
2688         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2689         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2690         copy_page(buf, kaddr1);
2691         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2692         copy_page(kaddr2, buf);
2693         kunmap_atomic(kaddr2);
2694         kunmap_atomic(kaddr1);
2695 }
2696
2697 /**
2698  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2699  *
2700  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2701  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2702  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2703  *
2704  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2705  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2706  */
2707 int restore_highmem(void)
2708 {
2709         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2710         void *buf;
2711
2712         if (!pbe)
2713                 return 0;
2714
2715         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2716         if (!buf)
2717                 return -ENOMEM;
2718
2719         while (pbe) {
2720                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2721                 pbe = pbe->next;
2722         }
2723         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2724         return 0;
2725 }
2726 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */