Merge branch 'fixes-dts' into omap-for-v4.20/fixes
[linux] / 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/memblock.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         node = bm->cur.node;
740         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
741                 goto node_found;
742
743         node      = zone->rtree;
744         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
745
746         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
747                 int index;
748
749                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
750                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
751                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
752                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
753         }
754
755 node_found:
756         /* Update last position */
757         bm->cur.zone = zone;
758         bm->cur.node = node;
759         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
760
761         /* Set return values */
762         *addr = node->data;
763         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
764
765         return 0;
766 }
767
768 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
769 {
770         void *addr;
771         unsigned int bit;
772         int error;
773
774         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
775         BUG_ON(error);
776         set_bit(bit, addr);
777 }
778
779 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
780 {
781         void *addr;
782         unsigned int bit;
783         int error;
784
785         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
786         if (!error)
787                 set_bit(bit, addr);
788
789         return error;
790 }
791
792 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
793 {
794         void *addr;
795         unsigned int bit;
796         int error;
797
798         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
799         BUG_ON(error);
800         clear_bit(bit, addr);
801 }
802
803 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
804 {
805         int bit;
806
807         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
808         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
809 }
810
811 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
812 {
813         void *addr;
814         unsigned int bit;
815         int error;
816
817         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
818         BUG_ON(error);
819         return test_bit(bit, addr);
820 }
821
822 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
823 {
824         void *addr;
825         unsigned int bit;
826
827         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
828 }
829
830 /*
831  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
832  *
833  * Set the position to the beginning of the next node in the
834  * memory bitmap. This is either the next node in the current
835  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
836  * next zone.
837  *
838  * Return true if there is a next node, false otherwise.
839  */
840 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
841 {
842         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
843                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
844                                           struct rtree_node, list);
845                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
846                 bm->cur.node_bit  = 0;
847                 touch_softlockup_watchdog();
848                 return true;
849         }
850
851         /* No more nodes, goto next zone */
852         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
853                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
854                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
855                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
856                                           struct rtree_node, list);
857                 bm->cur.node_pfn = 0;
858                 bm->cur.node_bit = 0;
859                 return true;
860         }
861
862         /* No more zones */
863         return false;
864 }
865
866 /**
867  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
868  * @bm: Memory bitmap.
869  *
870  * Starting from the last returned position this function searches for the next
871  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
872  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
873  *
874  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
875  * this function for the given memory bitmap.
876  */
877 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
878 {
879         unsigned long bits, pfn, pages;
880         int bit;
881
882         do {
883                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
884                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
885                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
886                                           bm->cur.node_bit);
887                 if (bit < bits) {
888                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
889                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
890                         return pfn;
891                 }
892         } while (rtree_next_node(bm));
893
894         return BM_END_OF_MAP;
895 }
896
897 /*
898  * This structure represents a range of page frames the contents of which
899  * should not be saved during hibernation.
900  */
901 struct nosave_region {
902         struct list_head list;
903         unsigned long start_pfn;
904         unsigned long end_pfn;
905 };
906
907 static LIST_HEAD(nosave_regions);
908
909 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
910 {
911         struct rtree_node *node;
912
913         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
914                 recycle_safe_page(node->data);
915
916         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
917                 recycle_safe_page(node->data);
918 }
919
920 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
921 {
922         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
923         struct linked_page *p_list;
924
925         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
926                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
927
928         p_list = bm->p_list;
929         while (p_list) {
930                 struct linked_page *lp = p_list;
931
932                 p_list = lp->next;
933                 recycle_safe_page(lp);
934         }
935 }
936
937 /**
938  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
939  *
940  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
941  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
942  */
943 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
944                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
945 {
946         struct nosave_region *region;
947
948         if (start_pfn >= end_pfn)
949                 return;
950
951         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
952                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
953                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
954                                         struct nosave_region, list);
955                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
956                         region->end_pfn = end_pfn;
957                         goto Report;
958                 }
959         }
960         if (use_kmalloc) {
961                 /* During init, this shouldn't fail */
962                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
963                 BUG_ON(!region);
964         } else {
965                 /* This allocation cannot fail */
966                 region = memblock_alloc(sizeof(struct nosave_region),
967                                         SMP_CACHE_BYTES);
968         }
969         region->start_pfn = start_pfn;
970         region->end_pfn = end_pfn;
971         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
972  Report:
973         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
974                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
975                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
976 }
977
978 /*
979  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
980  * should not be saved during the suspend.
981  */
982 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
983
984 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
985 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
986
987 /*
988  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
989  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
990  */
991
992 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
993 {
994         if (free_pages_map)
995                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
996 }
997
998 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
999 {
1000         return free_pages_map ?
1001                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1002 }
1003
1004 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1005 {
1006         if (free_pages_map)
1007                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1008 }
1009
1010 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1011 {
1012         if (forbidden_pages_map)
1013                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1014 }
1015
1016 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1017 {
1018         return forbidden_pages_map ?
1019                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1020 }
1021
1022 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1023 {
1024         if (forbidden_pages_map)
1025                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1026 }
1027
1028 /**
1029  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1030  * @bm: Memory bitmap.
1031  *
1032  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1033  * should not be saved.
1034  */
1035 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1036 {
1037         struct nosave_region *region;
1038
1039         if (list_empty(&nosave_regions))
1040                 return;
1041
1042         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1043                 unsigned long pfn;
1044
1045                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1046                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1047                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1048                                 - 1);
1049
1050                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1051                         if (pfn_valid(pfn)) {
1052                                 /*
1053                                  * It is safe to ignore the result of
1054                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1055                                  * touch the PFNs for which the error is
1056                                  * returned anyway.
1057                                  */
1058                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1059                         }
1060         }
1061 }
1062
1063 /**
1064  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1065  *
1066  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1067  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1068  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1069  * touched before both bitmaps are set up.
1070  */
1071 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1072 {
1073         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1074         int error = 0;
1075
1076         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1077                 return 0;
1078         else
1079                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1080
1081         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1082         if (!bm1)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1086         if (error)
1087                 goto Free_first_object;
1088
1089         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1090         if (!bm2)
1091                 goto Free_first_bitmap;
1092
1093         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1094         if (error)
1095                 goto Free_second_object;
1096
1097         forbidden_pages_map = bm1;
1098         free_pages_map = bm2;
1099         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1100
1101         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1102
1103         return 0;
1104
1105  Free_second_object:
1106         kfree(bm2);
1107  Free_first_bitmap:
1108         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1109  Free_first_object:
1110         kfree(bm1);
1111         return -ENOMEM;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1116  *
1117  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1118  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1119  * referred to while they are being freed.
1120  */
1121 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1122 {
1123         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1124
1125         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1126                 return;
1127
1128         bm1 = forbidden_pages_map;
1129         bm2 = free_pages_map;
1130         forbidden_pages_map = NULL;
1131         free_pages_map = NULL;
1132         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1133         kfree(bm1);
1134         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1135         kfree(bm2);
1136
1137         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1138 }
1139
1140 void clear_free_pages(void)
1141 {
1142 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1143         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1144         unsigned long pfn;
1145
1146         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1147                 return;
1148
1149         memory_bm_position_reset(bm);
1150         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1151         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1152                 if (pfn_valid(pfn))
1153                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1154
1155                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1156         }
1157         memory_bm_position_reset(bm);
1158         pr_info("free pages cleared after restore\n");
1159 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1160 }
1161
1162 /**
1163  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1164  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1165  *
1166  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1167  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1168  * the exact number).
1169  */
1170 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1171 {
1172         unsigned int rtree, nodes;
1173
1174         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1175         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1176                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1177         while (nodes > 1) {
1178                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1179                 rtree += nodes;
1180         }
1181
1182         return 2 * rtree;
1183 }
1184
1185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1186 /**
1187  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1188  *
1189  * The returned number is system-wide.
1190  */
1191 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1192 {
1193         struct zone *zone;
1194         unsigned int cnt = 0;
1195
1196         for_each_populated_zone(zone)
1197                 if (is_highmem(zone))
1198                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1199
1200         return cnt;
1201 }
1202
1203 /**
1204  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1205  *
1206  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1207  *
1208  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1209  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1210  */
1211 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1212 {
1213         struct page *page;
1214
1215         if (!pfn_valid(pfn))
1216                 return NULL;
1217
1218         page = pfn_to_page(pfn);
1219         if (page_zone(page) != zone)
1220                 return NULL;
1221
1222         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1223
1224         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1225             PageReserved(page))
1226                 return NULL;
1227
1228         if (page_is_guard(page))
1229                 return NULL;
1230
1231         return page;
1232 }
1233
1234 /**
1235  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1236  */
1237 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1238 {
1239         struct zone *zone;
1240         unsigned int n = 0;
1241
1242         for_each_populated_zone(zone) {
1243                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1244
1245                 if (!is_highmem(zone))
1246                         continue;
1247
1248                 mark_free_pages(zone);
1249                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1250                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1251                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1252                                 n++;
1253         }
1254         return n;
1255 }
1256 #else
1257 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1258 {
1259         return NULL;
1260 }
1261 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1262
1263 /**
1264  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1265  *
1266  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1267  * image.
1268  *
1269  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1270  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1271  * a free chunk of pages.
1272  */
1273 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1274 {
1275         struct page *page;
1276
1277         if (!pfn_valid(pfn))
1278                 return NULL;
1279
1280         page = pfn_to_page(pfn);
1281         if (page_zone(page) != zone)
1282                 return NULL;
1283
1284         BUG_ON(PageHighMem(page));
1285
1286         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1287                 return NULL;
1288
1289         if (PageReserved(page)
1290             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1291                 return NULL;
1292
1293         if (page_is_guard(page))
1294                 return NULL;
1295
1296         return page;
1297 }
1298
1299 /**
1300  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1301  */
1302 static unsigned int count_data_pages(void)
1303 {
1304         struct zone *zone;
1305         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1306         unsigned int n = 0;
1307
1308         for_each_populated_zone(zone) {
1309                 if (is_highmem(zone))
1310                         continue;
1311
1312                 mark_free_pages(zone);
1313                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1314                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1315                         if (saveable_page(zone, pfn))
1316                                 n++;
1317         }
1318         return n;
1319 }
1320
1321 /*
1322  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1323  * task structs.
1324  */
1325 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1326 {
1327         int n;
1328
1329         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1330                 *dst++ = *src++;
1331 }
1332
1333 /**
1334  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1335  *
1336  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1337  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1338  * and in that case kernel_page_present() always returns 'true').
1339  */
1340 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1341 {
1342         if (kernel_page_present(s_page)) {
1343                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1344         } else {
1345                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1346                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1347                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1348         }
1349 }
1350
1351 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1352 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1353 {
1354         return is_highmem(zone) ?
1355                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1356 }
1357
1358 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1359 {
1360         struct page *s_page, *d_page;
1361         void *src, *dst;
1362
1363         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1364         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1365         if (PageHighMem(s_page)) {
1366                 src = kmap_atomic(s_page);
1367                 dst = kmap_atomic(d_page);
1368                 do_copy_page(dst, src);
1369                 kunmap_atomic(dst);
1370                 kunmap_atomic(src);
1371         } else {
1372                 if (PageHighMem(d_page)) {
1373                         /*
1374                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1375                          * data modified by kmap_atomic()
1376                          */
1377                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1378                         dst = kmap_atomic(d_page);
1379                         copy_page(dst, buffer);
1380                         kunmap_atomic(dst);
1381                 } else {
1382                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1383                 }
1384         }
1385 }
1386 #else
1387 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1388
1389 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1390 {
1391         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1392                                 pfn_to_page(src_pfn));
1393 }
1394 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1395
1396 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1397                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1398 {
1399         struct zone *zone;
1400         unsigned long pfn;
1401
1402         for_each_populated_zone(zone) {
1403                 unsigned long max_zone_pfn;
1404
1405                 mark_free_pages(zone);
1406                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1407                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1408                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1409                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1410         }
1411         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1412         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1413         for(;;) {
1414                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1415                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1416                         break;
1417                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1418         }
1419 }
1420
1421 /* Total number of image pages */
1422 static unsigned int nr_copy_pages;
1423 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1424 static unsigned int nr_meta_pages;
1425 /*
1426  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1427  * before suspending devices.
1428  */
1429 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1430 /*
1431  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1432  * hibernation image pages (during restore)
1433  */
1434 static struct memory_bitmap orig_bm;
1435 /*
1436  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1437  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1438  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1439  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1440  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1441  * this purpose.
1442  */
1443 static struct memory_bitmap copy_bm;
1444
1445 /**
1446  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1447  *
1448  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1449  * released after resume.
1450  */
1451 void swsusp_free(void)
1452 {
1453         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1454
1455         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1456                 goto out;
1457
1458         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1459         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1460
1461 loop:
1462         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1463         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1464
1465         /*
1466          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1467          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1468          */
1469         do {
1470                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1471                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1472                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1473                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1474         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1475
1476         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1477                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1478
1479                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1480                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1481                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1482                 __free_page(page);
1483                 goto loop;
1484         }
1485
1486 out:
1487         nr_copy_pages = 0;
1488         nr_meta_pages = 0;
1489         restore_pblist = NULL;
1490         buffer = NULL;
1491         alloc_normal = 0;
1492         alloc_highmem = 0;
1493         hibernate_restore_protection_end();
1494 }
1495
1496 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1497
1498 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1499
1500 /**
1501  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1502  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1503  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1504  *
1505  * Return value: Number of page frames actually allocated
1506  */
1507 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1508 {
1509         unsigned long nr_alloc = 0;
1510
1511         while (nr_pages > 0) {
1512                 struct page *page;
1513
1514                 page = alloc_image_page(mask);
1515                 if (!page)
1516                         break;
1517                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1518                 if (PageHighMem(page))
1519                         alloc_highmem++;
1520                 else
1521                         alloc_normal++;
1522                 nr_pages--;
1523                 nr_alloc++;
1524         }
1525
1526         return nr_alloc;
1527 }
1528
1529 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1530                                               unsigned long avail_normal)
1531 {
1532         unsigned long alloc;
1533
1534         if (avail_normal <= alloc_normal)
1535                 return 0;
1536
1537         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1538         if (nr_pages < alloc)
1539                 alloc = nr_pages;
1540
1541         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1542 }
1543
1544 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1545 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1546 {
1547         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1548 }
1549
1550 /**
1551  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1552  */
1553 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1554 {
1555         x *= multiplier;
1556         do_div(x, base);
1557         return (unsigned long)x;
1558 }
1559
1560 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1561                                                   unsigned long highmem,
1562                                                   unsigned long total)
1563 {
1564         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1565
1566         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1567 }
1568 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1569 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1570 {
1571         return 0;
1572 }
1573
1574 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1575                                                          unsigned long highmem,
1576                                                          unsigned long total)
1577 {
1578         return 0;
1579 }
1580 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1581
1582 /**
1583  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1584  */
1585 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1586 {
1587         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1588
1589         save = count_data_pages();
1590         if (alloc_normal >= save) {
1591                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1592                 save = 0;
1593         } else {
1594                 to_free_normal = 0;
1595                 save -= alloc_normal;
1596         }
1597         save += count_highmem_pages();
1598         if (alloc_highmem >= save) {
1599                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1600         } else {
1601                 to_free_highmem = 0;
1602                 save -= alloc_highmem;
1603                 if (to_free_normal > save)
1604                         to_free_normal -= save;
1605                 else
1606                         to_free_normal = 0;
1607         }
1608         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1609
1610         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1611
1612         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1613                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1614                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1615
1616                 if (PageHighMem(page)) {
1617                         if (!to_free_highmem)
1618                                 continue;
1619                         to_free_highmem--;
1620                         alloc_highmem--;
1621                 } else {
1622                         if (!to_free_normal)
1623                                 continue;
1624                         to_free_normal--;
1625                         alloc_normal--;
1626                 }
1627                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1628                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1629                 swsusp_unset_page_free(page);
1630                 __free_page(page);
1631         }
1632
1633         return free;
1634 }
1635
1636 /**
1637  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1638  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1639  *
1640  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1641  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1642  * preallocating memory.
1643  *
1644  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1645  *
1646  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1647  *
1648  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1649  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages.
1650  */
1651 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1652 {
1653         unsigned long size;
1654
1655         size = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1656                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1657                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1658                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1659                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1660
1661         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1662 }
1663
1664 /**
1665  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1666  *
1667  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1668  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1669  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1670  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1671  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1672  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1673  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1674  * total number of available page frames and allocate at least
1675  *
1676  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1677  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1678  *
1679  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1680  *
1681  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1682  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1683  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1684  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1685  */
1686 int hibernate_preallocate_memory(void)
1687 {
1688         struct zone *zone;
1689         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1690         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1691         ktime_t start, stop;
1692         int error;
1693
1694         pr_info("Preallocating image memory... ");
1695         start = ktime_get();
1696
1697         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1698         if (error)
1699                 goto err_out;
1700
1701         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1702         if (error)
1703                 goto err_out;
1704
1705         alloc_normal = 0;
1706         alloc_highmem = 0;
1707
1708         /* Count the number of saveable data pages. */
1709         save_highmem = count_highmem_pages();
1710         saveable = count_data_pages();
1711
1712         /*
1713          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1714          * number of pages needed for image metadata (size).
1715          */
1716         count = saveable;
1717         saveable += save_highmem;
1718         highmem = save_highmem;
1719         size = 0;
1720         for_each_populated_zone(zone) {
1721                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1722                 if (is_highmem(zone))
1723                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1724                 else
1725                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1726         }
1727         avail_normal = count;
1728         count += highmem;
1729         count -= totalreserve_pages;
1730
1731         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1732         size += page_key_additional_pages(saveable);
1733
1734         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1735         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1736                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1737         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1738         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1739         if (size > max_size)
1740                 size = max_size;
1741         /*
1742          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1743          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1744          * the image and we're done.
1745          */
1746         if (size >= saveable) {
1747                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1748                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1749                 goto out;
1750         }
1751
1752         /* Estimate the minimum size of the image. */
1753         pages = minimum_image_size(saveable);
1754         /*
1755          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1756          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1757          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1758          */
1759         if (avail_normal > pages)
1760                 avail_normal -= pages;
1761         else
1762                 avail_normal = 0;
1763         if (size < pages)
1764                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1765
1766         /*
1767          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1768          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1769          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1770          * test cases.
1771          */
1772         shrink_all_memory(saveable - size);
1773
1774         /*
1775          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1776          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1777          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1778          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1779          * highmem and non-highmem zones separately.
1780          */
1781         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1782         alloc = count - max_size;
1783         if (alloc > pages_highmem)
1784                 alloc -= pages_highmem;
1785         else
1786                 alloc = 0;
1787         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1788         if (pages < alloc) {
1789                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1790                 alloc -= pages;
1791                 pages += pages_highmem;
1792                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1793                 if (pages_highmem < alloc)
1794                         goto err_out;
1795                 pages += pages_highmem;
1796                 /*
1797                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1798                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1799                  */
1800                 alloc = (count - pages) - size;
1801                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1802         } else {
1803                 /*
1804                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1805                  * and we want to reduce this number down to size.
1806                  */
1807                 alloc = max_size - size;
1808                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1809                 pages_highmem += size;
1810                 alloc -= size;
1811                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1812                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1813                 pages += pages_highmem + size;
1814         }
1815
1816         /*
1817          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1818          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1819          * ones now.
1820          */
1821         pages -= free_unnecessary_pages();
1822
1823  out:
1824         stop = ktime_get();
1825         pr_cont("done (allocated %lu pages)\n", pages);
1826         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1827
1828         return 0;
1829
1830  err_out:
1831         pr_cont("\n");
1832         swsusp_free();
1833         return -ENOMEM;
1834 }
1835
1836 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1837 /**
1838  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1839  *
1840  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1841  * copies of highmem pages.
1842  */
1843 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1844 {
1845         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1846
1847         if (free_highmem >= nr_highmem)
1848                 nr_highmem = 0;
1849         else
1850                 nr_highmem -= free_highmem;
1851
1852         return nr_highmem;
1853 }
1854 #else
1855 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1856 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1857
1858 /**
1859  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1860  */
1861 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1862 {
1863         struct zone *zone;
1864         unsigned int free = alloc_normal;
1865
1866         for_each_populated_zone(zone)
1867                 if (!is_highmem(zone))
1868                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1869
1870         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1871         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1872                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1873
1874         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1875 }
1876
1877 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1878 /**
1879  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1880  *
1881  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1882  * buffer to copy them and/or load their data.
1883  */
1884 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1885 {
1886         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1887         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1888 }
1889
1890 /**
1891  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1892  *
1893  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1894  * pages is less than that, allocate them all.
1895  */
1896 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1897                                                unsigned int nr_highmem)
1898 {
1899         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1900
1901         if (to_alloc > nr_highmem)
1902                 to_alloc = nr_highmem;
1903
1904         nr_highmem -= to_alloc;
1905         while (to_alloc-- > 0) {
1906                 struct page *page;
1907
1908                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1909                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1910         }
1911         return nr_highmem;
1912 }
1913 #else
1914 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1915
1916 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1917                                                unsigned int n) { return 0; }
1918 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1919
1920 /**
1921  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1922  *
1923  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1924  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1925  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1926  *
1927  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1928  * also be located in the high memory, because of the way in which
1929  * copy_data_pages() works.
1930  */
1931 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1932                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1933 {
1934         if (nr_highmem > 0) {
1935                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1936                         goto err_out;
1937                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1938                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1939                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1940                 }
1941         }
1942         if (nr_pages > alloc_normal) {
1943                 nr_pages -= alloc_normal;
1944                 while (nr_pages-- > 0) {
1945                         struct page *page;
1946
1947                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1948                         if (!page)
1949                                 goto err_out;
1950                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1951                 }
1952         }
1953
1954         return 0;
1955
1956  err_out:
1957         swsusp_free();
1958         return -ENOMEM;
1959 }
1960
1961 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1962 {
1963         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1964
1965         pr_info("Creating hibernation image:\n");
1966
1967         drain_local_pages(NULL);
1968         nr_pages = count_data_pages();
1969         nr_highmem = count_highmem_pages();
1970         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1971
1972         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1973                 pr_err("Not enough free memory\n");
1974                 return -ENOMEM;
1975         }
1976
1977         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1978                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1979                 return -ENOMEM;
1980         }
1981
1982         /*
1983          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1984          * Kill them.
1985          */
1986         drain_local_pages(NULL);
1987         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1988
1989         /*
1990          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1991          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1992          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1993          */
1994
1995         nr_pages += nr_highmem;
1996         nr_copy_pages = nr_pages;
1997         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1998
1999         pr_info("Hibernation image created (%d pages copied)\n", nr_pages);
2000
2001         return 0;
2002 }
2003
2004 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2005 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2006 {
2007         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2008         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2009         return 0;
2010 }
2011
2012 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2013 {
2014         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2015                 return "kernel version";
2016         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2017                 return "system type";
2018         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2019                 return "kernel release";
2020         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2021                 return "version";
2022         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2023                 return "machine";
2024         return NULL;
2025 }
2026 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2027
2028 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2029 {
2030         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2031 }
2032
2033 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2034 {
2035         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2036         info->num_physpages = get_num_physpages();
2037         info->image_pages = nr_copy_pages;
2038         info->pages = snapshot_get_image_size();
2039         info->size = info->pages;
2040         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2041         return init_header_complete(info);
2042 }
2043
2044 /**
2045  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2046  * @bm: Memory bitmap.
2047  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2048  *
2049  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2050  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2051  */
2052 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2053 {
2054         int j;
2055
2056         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2057                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2058                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2059                         break;
2060                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2061                 page_key_read(buf + j);
2062         }
2063 }
2064
2065 /**
2066  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2067  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2068  *
2069  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2070  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2071  * passed to this function every next time.
2072  *
2073  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2074  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2075  * location computed by the data_of() macro.
2076  *
2077  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2078  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2079  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2080  */
2081 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2082 {
2083         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2084                 return 0;
2085
2086         if (!buffer) {
2087                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2088                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2089                 if (!buffer)
2090                         return -ENOMEM;
2091         }
2092         if (!handle->cur) {
2093                 int error;
2094
2095                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2096                 if (error)
2097                         return error;
2098                 handle->buffer = buffer;
2099                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2100                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2101         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2102                 clear_page(buffer);
2103                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2104         } else {
2105                 struct page *page;
2106
2107                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2108                 if (PageHighMem(page)) {
2109                         /*
2110                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2111                          * because we can't return with a kmapped
2112                          * highmem page (we may not be called again).
2113                          */
2114                         void *kaddr;
2115
2116                         kaddr = kmap_atomic(page);
2117                         copy_page(buffer, kaddr);
2118                         kunmap_atomic(kaddr);
2119                         handle->buffer = buffer;
2120                 } else {
2121                         handle->buffer = page_address(page);
2122                 }
2123         }
2124         handle->cur++;
2125         return PAGE_SIZE;
2126 }
2127
2128 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2129                                     struct memory_bitmap *src)
2130 {
2131         unsigned long pfn;
2132
2133         memory_bm_position_reset(src);
2134         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2135         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2136                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2137                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2138         }
2139 }
2140
2141 /**
2142  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2143  *
2144  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2145  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2146  */
2147 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2148 {
2149         unsigned long pfn;
2150
2151         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2152         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2153         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2154         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2155                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2156                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2157         }
2158
2159         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2160         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2161
2162         allocated_unsafe_pages = 0;
2163 }
2164
2165 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2166 {
2167         char *reason;
2168
2169         reason = check_image_kernel(info);
2170         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2171                 reason = "memory size";
2172         if (reason) {
2173                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2174                 return -EPERM;
2175         }
2176         return 0;
2177 }
2178
2179 /**
2180  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2181  */
2182 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2183 {
2184         int error;
2185
2186         restore_pblist = NULL;
2187         error = check_header(info);
2188         if (!error) {
2189                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2190                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2191         }
2192         return error;
2193 }
2194
2195 /**
2196  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2197  * @bm: Memory bitmap.
2198  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2199  *
2200  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2201  * corresponding bit in @bm.
2202  */
2203 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2204 {
2205         int j;
2206
2207         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2208                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2209                         break;
2210
2211                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2212                 page_key_memorize(buf + j);
2213
2214                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2215                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2216                 else
2217                         return -EFAULT;
2218         }
2219
2220         return 0;
2221 }
2222
2223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2224 /*
2225  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2226  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2227  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2228  */
2229 struct highmem_pbe {
2230         struct page *copy_page; /* data is here now */
2231         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2232         struct highmem_pbe *next;
2233 };
2234
2235 /*
2236  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2237  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2238  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2239  * written directly to their "original" page frames.
2240  */
2241 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2242
2243 /**
2244  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2245  * @bm: Memory bitmap.
2246  *
2247  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2248  */
2249 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2250 {
2251         unsigned long pfn;
2252         unsigned int cnt = 0;
2253
2254         memory_bm_position_reset(bm);
2255         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2256         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2257                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2258                         cnt++;
2259
2260                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2261         }
2262         return cnt;
2263 }
2264
2265 static unsigned int safe_highmem_pages;
2266
2267 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2268
2269 /**
2270  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2271  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2272  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2273  *
2274  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2275  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2276  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2277  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2278  * @bm (it must be unitialized).
2279  *
2280  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2281  */
2282 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2283                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2284 {
2285         unsigned int to_alloc;
2286
2287         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2288                 return -ENOMEM;
2289
2290         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2291                 return -ENOMEM;
2292
2293         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2294         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2295                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2296         else
2297                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2298
2299         safe_highmem_pages = 0;
2300         while (to_alloc-- > 0) {
2301                 struct page *page;
2302
2303                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2304                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2305                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2306                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2307                         safe_highmem_pages++;
2308                 }
2309                 /* Mark the page as allocated */
2310                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2311                 swsusp_set_page_free(page);
2312         }
2313         memory_bm_position_reset(bm);
2314         safe_highmem_bm = bm;
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 static struct page *last_highmem_page;
2319
2320 /**
2321  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2322  *
2323  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2324  * return to its caller to write to.
2325  *
2326  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2327  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2328  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2329  * the copy is returned.
2330  *
2331  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2332  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2333  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2334  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2335  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2336  * the data will have to be copied from @buffer.
2337  */
2338 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2339                                      struct chain_allocator *ca)
2340 {
2341         struct highmem_pbe *pbe;
2342         void *kaddr;
2343
2344         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2345                 /*
2346                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2347                  * use it directly to store the loaded page.
2348                  */
2349                 last_highmem_page = page;
2350                 return buffer;
2351         }
2352         /*
2353          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2354          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2355          */
2356         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2357         if (!pbe) {
2358                 swsusp_free();
2359                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2360         }
2361         pbe->orig_page = page;
2362         if (safe_highmem_pages > 0) {
2363                 struct page *tmp;
2364
2365                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2366                 kaddr = buffer;
2367                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2368                 safe_highmem_pages--;
2369                 last_highmem_page = tmp;
2370                 pbe->copy_page = tmp;
2371         } else {
2372                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2373                 kaddr = safe_pages_list;
2374                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2375                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2376         }
2377         pbe->next = highmem_pblist;
2378         highmem_pblist = pbe;
2379         return kaddr;
2380 }
2381
2382 /**
2383  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2384  *
2385  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2386  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2387  * @last_highmem_page .
2388  */
2389 static void copy_last_highmem_page(void)
2390 {
2391         if (last_highmem_page) {
2392                 void *dst;
2393
2394                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2395                 copy_page(dst, buffer);
2396                 kunmap_atomic(dst);
2397                 last_highmem_page = NULL;
2398         }
2399 }
2400
2401 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2402 {
2403         return !last_highmem_page;
2404 }
2405
2406 static inline void free_highmem_data(void)
2407 {
2408         if (safe_highmem_bm)
2409                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2410
2411         if (buffer)
2412                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2413 }
2414 #else
2415 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2416
2417 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2418                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2419
2420 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2421                                             struct chain_allocator *ca)
2422 {
2423         return ERR_PTR(-EINVAL);
2424 }
2425
2426 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2427 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2428 static inline void free_highmem_data(void) {}
2429 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2430
2431 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2432
2433 /**
2434  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2435  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2436  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2437  *
2438  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2439  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2440  * and allocate memory for the image.
2441  *
2442  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2443  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2444  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2445  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2446  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2447  */
2448 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2449 {
2450         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2451         struct linked_page *lp;
2452         int error;
2453
2454         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2455         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2456         buffer = NULL;
2457
2458         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2459         mark_unsafe_pages(bm);
2460
2461         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2462         if (error)
2463                 goto Free;
2464
2465         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2466         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2467         if (nr_highmem > 0) {
2468                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2469                 if (error)
2470                         goto Free;
2471         }
2472         /*
2473          * Reserve some safe pages for potential later use.
2474          *
2475          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2476          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2477          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2478          *
2479          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2480          */
2481         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2482         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2483         while (nr_pages > 0) {
2484                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2485                 if (!lp) {
2486                         error = -ENOMEM;
2487                         goto Free;
2488                 }
2489                 lp->next = safe_pages_list;
2490                 safe_pages_list = lp;
2491                 nr_pages--;
2492         }
2493         /* Preallocate memory for the image */
2494         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2495         while (nr_pages > 0) {
2496                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2497                 if (!lp) {
2498                         error = -ENOMEM;
2499                         goto Free;
2500                 }
2501                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2502                         /* The page is "safe", add it to the list */
2503                         lp->next = safe_pages_list;
2504                         safe_pages_list = lp;
2505                 }
2506                 /* Mark the page as allocated */
2507                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2508                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2509                 nr_pages--;
2510         }
2511         return 0;
2512
2513  Free:
2514         swsusp_free();
2515         return error;
2516 }
2517
2518 /**
2519  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2520  *
2521  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2522  * write to.
2523  */
2524 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2525 {
2526         struct pbe *pbe;
2527         struct page *page;
2528         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2529
2530         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2531                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2532
2533         page = pfn_to_page(pfn);
2534         if (PageHighMem(page))
2535                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2536
2537         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2538                 /*
2539                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2540                  * use it directly to store the loaded page.
2541                  */
2542                 return page_address(page);
2543
2544         /*
2545          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2546          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2547          */
2548         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2549         if (!pbe) {
2550                 swsusp_free();
2551                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2552         }
2553         pbe->orig_address = page_address(page);
2554         pbe->address = safe_pages_list;
2555         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2556         pbe->next = restore_pblist;
2557         restore_pblist = pbe;
2558         return pbe->address;
2559 }
2560
2561 /**
2562  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2563  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2564  *
2565  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2566  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2567  * passed to this function every next time.
2568  *
2569  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2570  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2571  * location computed by the data_of() macro.
2572  *
2573  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2574  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2575  * @handle is not updated and should not be used any more.
2576  */
2577 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2578 {
2579         static struct chain_allocator ca;
2580         int error = 0;
2581
2582         /* Check if we have already loaded the entire image */
2583         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2584                 return 0;
2585
2586         handle->sync_read = 1;
2587
2588         if (!handle->cur) {
2589                 if (!buffer)
2590                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2591                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2592
2593                 if (!buffer)
2594                         return -ENOMEM;
2595
2596                 handle->buffer = buffer;
2597         } else if (handle->cur == 1) {
2598                 error = load_header(buffer);
2599                 if (error)
2600                         return error;
2601
2602                 safe_pages_list = NULL;
2603
2604                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2605                 if (error)
2606                         return error;
2607
2608                 /* Allocate buffer for page keys. */
2609                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2610                 if (error)
2611                         return error;
2612
2613                 hibernate_restore_protection_begin();
2614         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2615                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2616                 if (error)
2617                         return error;
2618
2619                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2620                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2621                         if (error)
2622                                 return error;
2623
2624                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2625                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2626                         restore_pblist = NULL;
2627                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2628                         handle->sync_read = 0;
2629                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2630                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2631                 }
2632         } else {
2633                 copy_last_highmem_page();
2634                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2635                 page_key_write(handle->buffer);
2636                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2637                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2638                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2639                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2640                 if (handle->buffer != buffer)
2641                         handle->sync_read = 0;
2642         }
2643         handle->cur++;
2644         return PAGE_SIZE;
2645 }
2646
2647 /**
2648  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2649  *
2650  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2651  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2652  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2653  * necessary any more.
2654  */
2655 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2656 {
2657         copy_last_highmem_page();
2658         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2659         page_key_write(handle->buffer);
2660         page_key_free();
2661         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2662         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2663         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2664                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2665                 free_highmem_data();
2666         }
2667 }
2668
2669 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2670 {
2671         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2672                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2673 }
2674
2675 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2676 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2677 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2678                                        void *buf)
2679 {
2680         void *kaddr1, *kaddr2;
2681
2682         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2683         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2684         copy_page(buf, kaddr1);
2685         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2686         copy_page(kaddr2, buf);
2687         kunmap_atomic(kaddr2);
2688         kunmap_atomic(kaddr1);
2689 }
2690
2691 /**
2692  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2693  *
2694  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2695  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2696  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2697  *
2698  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2699  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2700  */
2701 int restore_highmem(void)
2702 {
2703         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2704         void *buf;
2705
2706         if (!pbe)
2707                 return 0;
2708
2709         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2710         if (!buf)
2711                 return -ENOMEM;
2712
2713         while (pbe) {
2714                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2715                 pbe = pbe->next;
2716         }
2717         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2718         return 0;
2719 }
2720 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */