Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/syscalls.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/highmem.h>
28 #include <linux/list.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/ktime.h>
32
33 #include <asm/uaccess.h>
34 #include <asm/mmu_context.h>
35 #include <asm/pgtable.h>
36 #include <asm/tlbflush.h>
37 #include <asm/io.h>
38
39 #include "power.h"
40
41 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
42 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
43 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
44
45 /*
46  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
47  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
48  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
49  */
50 unsigned long reserved_size;
51
52 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
53 {
54         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
55 }
56
57 /*
58  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
59  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
60  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
61  * try to create the smallest image possible.
62  */
63 unsigned long image_size;
64
65 void __init hibernate_image_size_init(void)
66 {
67         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
68 }
69
70 /* List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
71  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
72  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
73  * directly to their "original" page frames.
74  */
75 struct pbe *restore_pblist;
76
77 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
78 static void *buffer;
79
80 /**
81  *      @safe_needed - on resume, for storing the PBE list and the image,
82  *      we can only use memory pages that do not conflict with the pages
83  *      used before suspend.  The unsafe pages have PageNosaveFree set
84  *      and we count them using unsafe_pages.
85  *
86  *      Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree
87  *      so that swsusp_free() can release it.
88  */
89
90 #define PG_ANY          0
91 #define PG_SAFE         1
92 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
93 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
94
95 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
96
97 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
98 {
99         void *res;
100
101         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
102         if (safe_needed)
103                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
104                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
105                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
106                         allocated_unsafe_pages++;
107                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
108                 }
109         if (res) {
110                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
111                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
112         }
113         return res;
114 }
115
116 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
117 {
118         return (unsigned long)get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
119 }
120
121 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
122 {
123         struct page *page;
124
125         page = alloc_page(gfp_mask);
126         if (page) {
127                 swsusp_set_page_forbidden(page);
128                 swsusp_set_page_free(page);
129         }
130         return page;
131 }
132
133 /**
134  *      free_image_page - free page represented by @addr, allocated with
135  *      get_image_page (page flags set by it must be cleared)
136  */
137
138 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
139 {
140         struct page *page;
141
142         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
143
144         page = virt_to_page(addr);
145
146         swsusp_unset_page_forbidden(page);
147         if (clear_nosave_free)
148                 swsusp_unset_page_free(page);
149
150         __free_page(page);
151 }
152
153 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
154
155 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
156
157 struct linked_page {
158         struct linked_page *next;
159         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
160 } __packed;
161
162 static inline void
163 free_list_of_pages(struct linked_page *list, int clear_page_nosave)
164 {
165         while (list) {
166                 struct linked_page *lp = list->next;
167
168                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
169                 list = lp;
170         }
171 }
172
173 /**
174   *     struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
175   *     a linked list of pages called 'the chain'.
176   *
177   *     The chain grows each time when there is no room for a new object in
178   *     the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
179   *     It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
180   *     chain.
181   *
182   *     NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
183   *     are not much smaller than PAGE_SIZE.
184   */
185
186 struct chain_allocator {
187         struct linked_page *chain;      /* the chain */
188         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
189                                          * of the current page
190                                          */
191         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
192         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
193 };
194
195 static void
196 chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
197 {
198         ca->chain = NULL;
199         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
200         ca->gfp_mask = gfp_mask;
201         ca->safe_needed = safe_needed;
202 }
203
204 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
205 {
206         void *ret;
207
208         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
209                 struct linked_page *lp;
210
211                 lp = get_image_page(ca->gfp_mask, ca->safe_needed);
212                 if (!lp)
213                         return NULL;
214
215                 lp->next = ca->chain;
216                 ca->chain = lp;
217                 ca->used_space = 0;
218         }
219         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
220         ca->used_space += size;
221         return ret;
222 }
223
224 /**
225  *      Data types related to memory bitmaps.
226  *
227  *      Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
228  *      objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
229  *      and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
230  *      object there is a list of objects of type struct bm_block that
231  *      represent each blocks of bitmap in which information is stored.
232  *
233  *      struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
234  *      bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
235  *      and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
236  *      zone bitmap objects and bitmap block objects.
237  *
238  *      NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
239  *      using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
240  *      designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
241  *      top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
242  *
243  *      struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
244  *      objects and a pointer to the bitmap block object that has been
245  *      most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
246  *      pfns that correspond to the start and end of the represented zone.
247  *
248  *      struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
249  *      information is stored (in the form of a block of bitmap)
250  *      It also contains the pfns that correspond to the start and end of
251  *      the represented memory area.
252  *
253  *      The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
254  *      access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
255  *      from create_mem_extents).
256  *
257  *      One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
258  *      two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
259  *      one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
260  *      access of the memory bitmap.
261  *
262  *      The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
263  */
264
265 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
266
267 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
268 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
269 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
270
271 /*
272  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
273  * of the rtree together for easy linear iteration over
274  * bits and easy freeing
275  */
276 struct rtree_node {
277         struct list_head list;
278         unsigned long *data;
279 };
280
281 /*
282  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
283  * populated memory zone.
284  */
285 struct mem_zone_bm_rtree {
286         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
287         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
288         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
289         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
290         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
291         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
292         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
293         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
294 };
295
296 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
297
298 struct bm_position {
299         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
300         struct rtree_node *node;
301         unsigned long node_pfn;
302         int node_bit;
303 };
304
305 struct memory_bitmap {
306         struct list_head zones;
307         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
308                                          * bitmap objects and bitmap block
309                                          * objects
310                                          */
311         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
312 };
313
314 /* Functions that operate on memory bitmaps */
315
316 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
317 #if BITS_PER_LONG == 32
318 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
319 #else
320 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
321 #endif
322 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
323
324 /*
325  *      alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
326  *
327  *      This function is used to allocate inner nodes as well as the
328  *      leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
329  *      corresponding linked list passed in by the *list parameter.
330  */
331 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
332                                            struct chain_allocator *ca,
333                                            struct list_head *list)
334 {
335         struct rtree_node *node;
336
337         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
338         if (!node)
339                 return NULL;
340
341         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
342         if (!node->data)
343                 return NULL;
344
345         list_add_tail(&node->list, list);
346
347         return node;
348 }
349
350 /*
351  *      add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree
352  *
353  *      The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
354  *      linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
355  *      counter.
356  */
357 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
358                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
359 {
360         struct rtree_node *node, *block, **dst;
361         unsigned int levels_needed, block_nr;
362         int i;
363
364         block_nr = zone->blocks;
365         levels_needed = 0;
366
367         /* How many levels do we need for this block nr? */
368         while (block_nr) {
369                 levels_needed += 1;
370                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
371         }
372
373         /* Make sure the rtree has enough levels */
374         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
375                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
376                                         &zone->nodes);
377                 if (!node)
378                         return -ENOMEM;
379
380                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
381                 zone->rtree = node;
382                 zone->levels += 1;
383         }
384
385         /* Allocate new block */
386         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
387         if (!block)
388                 return -ENOMEM;
389
390         /* Now walk the rtree to insert the block */
391         node = zone->rtree;
392         dst = &zone->rtree;
393         block_nr = zone->blocks;
394         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
395                 int index;
396
397                 if (!node) {
398                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
399                                                 &zone->nodes);
400                         if (!node)
401                                 return -ENOMEM;
402                         *dst = node;
403                 }
404
405                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
406                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
407                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
408                 node = *dst;
409         }
410
411         zone->blocks += 1;
412         *dst = block;
413
414         return 0;
415 }
416
417 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
418                                int clear_nosave_free);
419
420 /*
421  *      create_zone_bm_rtree - create a radix tree for one zone
422  *
423  *      Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
424  *      This function also allocated and builds the radix tree for the
425  *      zone.
426  */
427 static struct mem_zone_bm_rtree *
428 create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
429                      struct chain_allocator *ca,
430                      unsigned long start, unsigned long end)
431 {
432         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
433         unsigned int i, nr_blocks;
434         unsigned long pages;
435
436         pages = end - start;
437         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
438         if (!zone)
439                 return NULL;
440
441         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
442         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
443         zone->start_pfn = start;
444         zone->end_pfn = end;
445         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
446
447         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
448                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
449                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
450                         return NULL;
451                 }
452         }
453
454         return zone;
455 }
456
457 /*
458  *      free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree
459  *
460  *      Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
461  *      structure itself is not freed here nor are the rtree_node
462  *      structs.
463  */
464 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
465                                int clear_nosave_free)
466 {
467         struct rtree_node *node;
468
469         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
470                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
471
472         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
473                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
474 }
475
476 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
477 {
478         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
479                                   list);
480         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
481                                   struct rtree_node, list);
482         bm->cur.node_pfn = 0;
483         bm->cur.node_bit = 0;
484 }
485
486 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
487
488 struct mem_extent {
489         struct list_head hook;
490         unsigned long start;
491         unsigned long end;
492 };
493
494 /**
495  *      free_mem_extents - free a list of memory extents
496  *      @list - list of extents to empty
497  */
498 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
499 {
500         struct mem_extent *ext, *aux;
501
502         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
503                 list_del(&ext->hook);
504                 kfree(ext);
505         }
506 }
507
508 /**
509  *      create_mem_extents - create a list of memory extents representing
510  *                           contiguous ranges of PFNs
511  *      @list - list to put the extents into
512  *      @gfp_mask - mask to use for memory allocations
513  */
514 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
515 {
516         struct zone *zone;
517
518         INIT_LIST_HEAD(list);
519
520         for_each_populated_zone(zone) {
521                 unsigned long zone_start, zone_end;
522                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
523
524                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
525                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
526
527                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
528                         if (zone_start <= ext->end)
529                                 break;
530
531                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
532                         /* New extent is necessary */
533                         struct mem_extent *new_ext;
534
535                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
536                         if (!new_ext) {
537                                 free_mem_extents(list);
538                                 return -ENOMEM;
539                         }
540                         new_ext->start = zone_start;
541                         new_ext->end = zone_end;
542                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
543                         continue;
544                 }
545
546                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
547                 if (zone_start < ext->start)
548                         ext->start = zone_start;
549                 if (zone_end > ext->end)
550                         ext->end = zone_end;
551
552                 /* More merging may be possible */
553                 cur = ext;
554                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
555                         if (zone_end < cur->start)
556                                 break;
557                         if (zone_end < cur->end)
558                                 ext->end = cur->end;
559                         list_del(&cur->hook);
560                         kfree(cur);
561                 }
562         }
563
564         return 0;
565 }
566
567 /**
568   *     memory_bm_create - allocate memory for a memory bitmap
569   */
570 static int
571 memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
572 {
573         struct chain_allocator ca;
574         struct list_head mem_extents;
575         struct mem_extent *ext;
576         int error;
577
578         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
579         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
580
581         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
582         if (error)
583                 return error;
584
585         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
586                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
587
588                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
589                                             ext->start, ext->end);
590                 if (!zone) {
591                         error = -ENOMEM;
592                         goto Error;
593                 }
594                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
595         }
596
597         bm->p_list = ca.chain;
598         memory_bm_position_reset(bm);
599  Exit:
600         free_mem_extents(&mem_extents);
601         return error;
602
603  Error:
604         bm->p_list = ca.chain;
605         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
606         goto Exit;
607 }
608
609 /**
610   *     memory_bm_free - free memory occupied by the memory bitmap @bm
611   */
612 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
613 {
614         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
615
616         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
617                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
618
619         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
620
621         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
622 }
623
624 /**
625  *      memory_bm_find_bit - Find the bit for pfn in the memory
626  *                           bitmap
627  *
628  *      Find the bit in the bitmap @bm that corresponds to given pfn.
629  *      The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn member of @bm are
630  *      updated.
631  *      It walks the radix tree to find the page which contains the bit for
632  *      pfn and returns the bit position in **addr and *bit_nr.
633  */
634 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
635                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
636 {
637         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
638         struct rtree_node *node;
639         int i, block_nr;
640
641         zone = bm->cur.zone;
642
643         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
644                 goto zone_found;
645
646         zone = NULL;
647
648         /* Find the right zone */
649         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
650                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
651                         zone = curr;
652                         break;
653                 }
654         }
655
656         if (!zone)
657                 return -EFAULT;
658
659 zone_found:
660         /*
661          * We have a zone. Now walk the radix tree to find the leave
662          * node for our pfn.
663          */
664
665         node = bm->cur.node;
666         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
667                 goto node_found;
668
669         node      = zone->rtree;
670         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
671
672         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
673                 int index;
674
675                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
676                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
677                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
678                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
679         }
680
681 node_found:
682         /* Update last position */
683         bm->cur.zone = zone;
684         bm->cur.node = node;
685         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
686
687         /* Set return values */
688         *addr = node->data;
689         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
690
691         return 0;
692 }
693
694 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
695 {
696         void *addr;
697         unsigned int bit;
698         int error;
699
700         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
701         BUG_ON(error);
702         set_bit(bit, addr);
703 }
704
705 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
706 {
707         void *addr;
708         unsigned int bit;
709         int error;
710
711         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
712         if (!error)
713                 set_bit(bit, addr);
714
715         return error;
716 }
717
718 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
719 {
720         void *addr;
721         unsigned int bit;
722         int error;
723
724         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
725         BUG_ON(error);
726         clear_bit(bit, addr);
727 }
728
729 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
730 {
731         int bit;
732
733         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
734         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
735 }
736
737 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
738 {
739         void *addr;
740         unsigned int bit;
741         int error;
742
743         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
744         BUG_ON(error);
745         return test_bit(bit, addr);
746 }
747
748 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
749 {
750         void *addr;
751         unsigned int bit;
752
753         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
754 }
755
756 /*
757  *      rtree_next_node - Jumps to the next leave node
758  *
759  *      Sets the position to the beginning of the next node in the
760  *      memory bitmap. This is either the next node in the current
761  *      zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
762  *      next zone.
763  *
764  *      Returns true if there is a next node, false otherwise.
765  */
766 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
767 {
768         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
769                                   struct rtree_node, list);
770         if (&bm->cur.node->list != &bm->cur.zone->leaves) {
771                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
772                 bm->cur.node_bit  = 0;
773                 touch_softlockup_watchdog();
774                 return true;
775         }
776
777         /* No more nodes, goto next zone */
778         bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
779                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
780         if (&bm->cur.zone->list != &bm->zones) {
781                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
782                                           struct rtree_node, list);
783                 bm->cur.node_pfn = 0;
784                 bm->cur.node_bit = 0;
785                 return true;
786         }
787
788         /* No more zones */
789         return false;
790 }
791
792 /**
793  *      memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in the bitmap @bm
794  *
795  *      Starting from the last returned position this function searches
796  *      for the next set bit in the memory bitmap and returns its
797  *      number. If no more bit is set BM_END_OF_MAP is returned.
798  *
799  *      It is required to run memory_bm_position_reset() before the
800  *      first call to this function.
801  */
802 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
803 {
804         unsigned long bits, pfn, pages;
805         int bit;
806
807         do {
808                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
809                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
810                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
811                                           bm->cur.node_bit);
812                 if (bit < bits) {
813                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
814                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
815                         return pfn;
816                 }
817         } while (rtree_next_node(bm));
818
819         return BM_END_OF_MAP;
820 }
821
822 /**
823  *      This structure represents a range of page frames the contents of which
824  *      should not be saved during the suspend.
825  */
826
827 struct nosave_region {
828         struct list_head list;
829         unsigned long start_pfn;
830         unsigned long end_pfn;
831 };
832
833 static LIST_HEAD(nosave_regions);
834
835 /**
836  *      register_nosave_region - register a range of page frames the contents
837  *      of which should not be saved during the suspend (to be used in the early
838  *      initialization code)
839  */
840
841 void __init
842 __register_nosave_region(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
843                          int use_kmalloc)
844 {
845         struct nosave_region *region;
846
847         if (start_pfn >= end_pfn)
848                 return;
849
850         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
851                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
852                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
853                                         struct nosave_region, list);
854                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
855                         region->end_pfn = end_pfn;
856                         goto Report;
857                 }
858         }
859         if (use_kmalloc) {
860                 /* during init, this shouldn't fail */
861                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
862                 BUG_ON(!region);
863         } else
864                 /* This allocation cannot fail */
865                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
866         region->start_pfn = start_pfn;
867         region->end_pfn = end_pfn;
868         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
869  Report:
870         printk(KERN_INFO "PM: Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
871                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
872                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
873 }
874
875 /*
876  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
877  * should not be saved during the suspend.
878  */
879 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
880
881 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
882 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
883
884 /*
885  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
886  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
887  */
888
889 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
890 {
891         if (free_pages_map)
892                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
893 }
894
895 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
896 {
897         return free_pages_map ?
898                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
899 }
900
901 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
902 {
903         if (free_pages_map)
904                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
905 }
906
907 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
908 {
909         if (forbidden_pages_map)
910                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
911 }
912
913 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
914 {
915         return forbidden_pages_map ?
916                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
917 }
918
919 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
920 {
921         if (forbidden_pages_map)
922                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
923 }
924
925 /**
926  *      mark_nosave_pages - set bits corresponding to the page frames the
927  *      contents of which should not be saved in a given bitmap.
928  */
929
930 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
931 {
932         struct nosave_region *region;
933
934         if (list_empty(&nosave_regions))
935                 return;
936
937         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
938                 unsigned long pfn;
939
940                 pr_debug("PM: Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
941                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
942                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
943                                 - 1);
944
945                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
946                         if (pfn_valid(pfn)) {
947                                 /*
948                                  * It is safe to ignore the result of
949                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
950                                  * touch the PFNs for which the error is
951                                  * returned anyway.
952                                  */
953                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
954                         }
955         }
956 }
957
958 /**
959  *      create_basic_memory_bitmaps - create bitmaps needed for marking page
960  *      frames that should not be saved and free page frames.  The pointers
961  *      forbidden_pages_map and free_pages_map are only modified if everything
962  *      goes well, because we don't want the bits to be used before both bitmaps
963  *      are set up.
964  */
965
966 int create_basic_memory_bitmaps(void)
967 {
968         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
969         int error = 0;
970
971         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
972                 return 0;
973         else
974                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
975
976         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
977         if (!bm1)
978                 return -ENOMEM;
979
980         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
981         if (error)
982                 goto Free_first_object;
983
984         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
985         if (!bm2)
986                 goto Free_first_bitmap;
987
988         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
989         if (error)
990                 goto Free_second_object;
991
992         forbidden_pages_map = bm1;
993         free_pages_map = bm2;
994         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
995
996         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
997
998         return 0;
999
1000  Free_second_object:
1001         kfree(bm2);
1002  Free_first_bitmap:
1003         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1004  Free_first_object:
1005         kfree(bm1);
1006         return -ENOMEM;
1007 }
1008
1009 /**
1010  *      free_basic_memory_bitmaps - free memory bitmaps allocated by
1011  *      create_basic_memory_bitmaps().  The auxiliary pointers are necessary
1012  *      so that the bitmaps themselves are not referred to while they are being
1013  *      freed.
1014  */
1015
1016 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1017 {
1018         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1019
1020         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1021                 return;
1022
1023         bm1 = forbidden_pages_map;
1024         bm2 = free_pages_map;
1025         forbidden_pages_map = NULL;
1026         free_pages_map = NULL;
1027         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1028         kfree(bm1);
1029         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1030         kfree(bm2);
1031
1032         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1033 }
1034
1035 /**
1036  *      snapshot_additional_pages - estimate the number of additional pages
1037  *      be needed for setting up the suspend image data structures for given
1038  *      zone (usually the returned value is greater than the exact number)
1039  */
1040
1041 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1042 {
1043         unsigned int rtree, nodes;
1044
1045         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1046         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1047                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1048         while (nodes > 1) {
1049                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1050                 rtree += nodes;
1051         }
1052
1053         return 2 * rtree;
1054 }
1055
1056 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1057 /**
1058  *      count_free_highmem_pages - compute the total number of free highmem
1059  *      pages, system-wide.
1060  */
1061
1062 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1063 {
1064         struct zone *zone;
1065         unsigned int cnt = 0;
1066
1067         for_each_populated_zone(zone)
1068                 if (is_highmem(zone))
1069                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1070
1071         return cnt;
1072 }
1073
1074 /**
1075  *      saveable_highmem_page - Determine whether a highmem page should be
1076  *      included in the suspend image.
1077  *
1078  *      We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1079  *      and it isn't a part of a free chunk of pages.
1080  */
1081 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1082 {
1083         struct page *page;
1084
1085         if (!pfn_valid(pfn))
1086                 return NULL;
1087
1088         page = pfn_to_page(pfn);
1089         if (page_zone(page) != zone)
1090                 return NULL;
1091
1092         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1093
1094         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1095             PageReserved(page))
1096                 return NULL;
1097
1098         if (page_is_guard(page))
1099                 return NULL;
1100
1101         return page;
1102 }
1103
1104 /**
1105  *      count_highmem_pages - compute the total number of saveable highmem
1106  *      pages.
1107  */
1108
1109 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1110 {
1111         struct zone *zone;
1112         unsigned int n = 0;
1113
1114         for_each_populated_zone(zone) {
1115                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1116
1117                 if (!is_highmem(zone))
1118                         continue;
1119
1120                 mark_free_pages(zone);
1121                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1122                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1123                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1124                                 n++;
1125         }
1126         return n;
1127 }
1128 #else
1129 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1130 {
1131         return NULL;
1132 }
1133 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1134
1135 /**
1136  *      saveable_page - Determine whether a non-highmem page should be included
1137  *      in the suspend image.
1138  *
1139  *      We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1140  *      of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't a part of
1141  *      a free chunk of pages.
1142  */
1143 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1144 {
1145         struct page *page;
1146
1147         if (!pfn_valid(pfn))
1148                 return NULL;
1149
1150         page = pfn_to_page(pfn);
1151         if (page_zone(page) != zone)
1152                 return NULL;
1153
1154         BUG_ON(PageHighMem(page));
1155
1156         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1157                 return NULL;
1158
1159         if (PageReserved(page)
1160             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1161                 return NULL;
1162
1163         if (page_is_guard(page))
1164                 return NULL;
1165
1166         return page;
1167 }
1168
1169 /**
1170  *      count_data_pages - compute the total number of saveable non-highmem
1171  *      pages.
1172  */
1173
1174 static unsigned int count_data_pages(void)
1175 {
1176         struct zone *zone;
1177         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1178         unsigned int n = 0;
1179
1180         for_each_populated_zone(zone) {
1181                 if (is_highmem(zone))
1182                         continue;
1183
1184                 mark_free_pages(zone);
1185                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1186                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1187                         if (saveable_page(zone, pfn))
1188                                 n++;
1189         }
1190         return n;
1191 }
1192
1193 /* This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1194  * task structs.
1195  */
1196 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1197 {
1198         int n;
1199
1200         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1201                 *dst++ = *src++;
1202 }
1203
1204
1205 /**
1206  *      safe_copy_page - check if the page we are going to copy is marked as
1207  *              present in the kernel page tables (this always is the case if
1208  *              CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set and in that case
1209  *              kernel_page_present() always returns 'true').
1210  */
1211 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1212 {
1213         if (kernel_page_present(s_page)) {
1214                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1215         } else {
1216                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1217                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1218                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1219         }
1220 }
1221
1222
1223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1224 static inline struct page *
1225 page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1226 {
1227         return is_highmem(zone) ?
1228                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1229 }
1230
1231 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1232 {
1233         struct page *s_page, *d_page;
1234         void *src, *dst;
1235
1236         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1237         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1238         if (PageHighMem(s_page)) {
1239                 src = kmap_atomic(s_page);
1240                 dst = kmap_atomic(d_page);
1241                 do_copy_page(dst, src);
1242                 kunmap_atomic(dst);
1243                 kunmap_atomic(src);
1244         } else {
1245                 if (PageHighMem(d_page)) {
1246                         /* Page pointed to by src may contain some kernel
1247                          * data modified by kmap_atomic()
1248                          */
1249                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1250                         dst = kmap_atomic(d_page);
1251                         copy_page(dst, buffer);
1252                         kunmap_atomic(dst);
1253                 } else {
1254                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1255                 }
1256         }
1257 }
1258 #else
1259 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1260
1261 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1262 {
1263         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1264                                 pfn_to_page(src_pfn));
1265 }
1266 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1267
1268 static void
1269 copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm, struct memory_bitmap *orig_bm)
1270 {
1271         struct zone *zone;
1272         unsigned long pfn;
1273
1274         for_each_populated_zone(zone) {
1275                 unsigned long max_zone_pfn;
1276
1277                 mark_free_pages(zone);
1278                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1279                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1280                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1281                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1282         }
1283         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1284         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1285         for(;;) {
1286                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1287                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1288                         break;
1289                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1290         }
1291 }
1292
1293 /* Total number of image pages */
1294 static unsigned int nr_copy_pages;
1295 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1296 static unsigned int nr_meta_pages;
1297 /*
1298  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1299  * before suspending devices.
1300  */
1301 unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1302 /*
1303  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1304  * hibernation image pages (during restore)
1305  */
1306 static struct memory_bitmap orig_bm;
1307 /*
1308  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1309  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1310  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1311  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1312  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1313  * this purpose.
1314  */
1315 static struct memory_bitmap copy_bm;
1316
1317 /**
1318  *      swsusp_free - free pages allocated for the suspend.
1319  *
1320  *      Suspend pages are alocated before the atomic copy is made, so we
1321  *      need to release them after the resume.
1322  */
1323
1324 void swsusp_free(void)
1325 {
1326         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1327
1328         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1329                 goto out;
1330
1331         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1332         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1333
1334 loop:
1335         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1336         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1337
1338         /*
1339          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1340          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1341          */
1342         do {
1343                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1344                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1345                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1346                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1347         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1348
1349         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1350                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1351
1352                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1353                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1354                 __free_page(page);
1355                 goto loop;
1356         }
1357
1358 out:
1359         nr_copy_pages = 0;
1360         nr_meta_pages = 0;
1361         restore_pblist = NULL;
1362         buffer = NULL;
1363         alloc_normal = 0;
1364         alloc_highmem = 0;
1365 }
1366
1367 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1368
1369 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1370
1371 /**
1372  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image
1373  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1374  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1375  *
1376  * Return value: Number of page frames actually allocated
1377  */
1378 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1379 {
1380         unsigned long nr_alloc = 0;
1381
1382         while (nr_pages > 0) {
1383                 struct page *page;
1384
1385                 page = alloc_image_page(mask);
1386                 if (!page)
1387                         break;
1388                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1389                 if (PageHighMem(page))
1390                         alloc_highmem++;
1391                 else
1392                         alloc_normal++;
1393                 nr_pages--;
1394                 nr_alloc++;
1395         }
1396
1397         return nr_alloc;
1398 }
1399
1400 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1401                                               unsigned long avail_normal)
1402 {
1403         unsigned long alloc;
1404
1405         if (avail_normal <= alloc_normal)
1406                 return 0;
1407
1408         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1409         if (nr_pages < alloc)
1410                 alloc = nr_pages;
1411
1412         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1413 }
1414
1415 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1416 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1417 {
1418         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1419 }
1420
1421 /**
1422  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base)
1423  */
1424 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1425 {
1426         x *= multiplier;
1427         do_div(x, base);
1428         return (unsigned long)x;
1429 }
1430
1431 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1432                                                 unsigned long highmem,
1433                                                 unsigned long total)
1434 {
1435         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1436
1437         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1438 }
1439 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1440 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1441 {
1442         return 0;
1443 }
1444
1445 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1446                                                 unsigned long highmem,
1447                                                 unsigned long total)
1448 {
1449         return 0;
1450 }
1451 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1452
1453 /**
1454  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image
1455  */
1456 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1457 {
1458         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1459
1460         save = count_data_pages();
1461         if (alloc_normal >= save) {
1462                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1463                 save = 0;
1464         } else {
1465                 to_free_normal = 0;
1466                 save -= alloc_normal;
1467         }
1468         save += count_highmem_pages();
1469         if (alloc_highmem >= save) {
1470                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1471         } else {
1472                 to_free_highmem = 0;
1473                 save -= alloc_highmem;
1474                 if (to_free_normal > save)
1475                         to_free_normal -= save;
1476                 else
1477                         to_free_normal = 0;
1478         }
1479         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1480
1481         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1482
1483         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1484                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1485                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1486
1487                 if (PageHighMem(page)) {
1488                         if (!to_free_highmem)
1489                                 continue;
1490                         to_free_highmem--;
1491                         alloc_highmem--;
1492                 } else {
1493                         if (!to_free_normal)
1494                                 continue;
1495                         to_free_normal--;
1496                         alloc_normal--;
1497                 }
1498                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1499                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1500                 swsusp_unset_page_free(page);
1501                 __free_page(page);
1502         }
1503
1504         return free;
1505 }
1506
1507 /**
1508  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image
1509  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1510  *
1511  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1512  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1513  * preallocating memory.
1514  *
1515  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1516  *
1517  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1518  *
1519  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1520  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1521  * minus mapped file pages.
1522  */
1523 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1524 {
1525         unsigned long size;
1526
1527         size = global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1528                 + global_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1529                 + global_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1530                 + global_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1531                 + global_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1532                 - global_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1533
1534         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1535 }
1536
1537 /**
1538  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image
1539  *
1540  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1541  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1542  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1543  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1544  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1545  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1546  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1547  * total number of available page frames and allocate at least
1548  *
1549  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1550  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1551  *
1552  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1553  *
1554  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1555  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1556  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1557  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1558  */
1559 int hibernate_preallocate_memory(void)
1560 {
1561         struct zone *zone;
1562         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1563         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1564         ktime_t start, stop;
1565         int error;
1566
1567         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1568         start = ktime_get();
1569
1570         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1571         if (error)
1572                 goto err_out;
1573
1574         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1575         if (error)
1576                 goto err_out;
1577
1578         alloc_normal = 0;
1579         alloc_highmem = 0;
1580
1581         /* Count the number of saveable data pages. */
1582         save_highmem = count_highmem_pages();
1583         saveable = count_data_pages();
1584
1585         /*
1586          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1587          * number of pages needed for image metadata (size).
1588          */
1589         count = saveable;
1590         saveable += save_highmem;
1591         highmem = save_highmem;
1592         size = 0;
1593         for_each_populated_zone(zone) {
1594                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1595                 if (is_highmem(zone))
1596                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1597                 else
1598                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1599         }
1600         avail_normal = count;
1601         count += highmem;
1602         count -= totalreserve_pages;
1603
1604         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1605         size += page_key_additional_pages(saveable);
1606
1607         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1608         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1609                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1610         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1611         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1612         if (size > max_size)
1613                 size = max_size;
1614         /*
1615          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1616          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1617          * the image and we're done.
1618          */
1619         if (size >= saveable) {
1620                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1621                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1622                 goto out;
1623         }
1624
1625         /* Estimate the minimum size of the image. */
1626         pages = minimum_image_size(saveable);
1627         /*
1628          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1629          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1630          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1631          */
1632         if (avail_normal > pages)
1633                 avail_normal -= pages;
1634         else
1635                 avail_normal = 0;
1636         if (size < pages)
1637                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1638
1639         /*
1640          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1641          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1642          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1643          * test cases.
1644          */
1645         shrink_all_memory(saveable - size);
1646
1647         /*
1648          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1649          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1650          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1651          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1652          * highmem and non-highmem zones separately.
1653          */
1654         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1655         alloc = count - max_size;
1656         if (alloc > pages_highmem)
1657                 alloc -= pages_highmem;
1658         else
1659                 alloc = 0;
1660         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1661         if (pages < alloc) {
1662                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1663                 alloc -= pages;
1664                 pages += pages_highmem;
1665                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1666                 if (pages_highmem < alloc)
1667                         goto err_out;
1668                 pages += pages_highmem;
1669                 /*
1670                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1671                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1672                  */
1673                 alloc = (count - pages) - size;
1674                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1675         } else {
1676                 /*
1677                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1678                  * and we want to reduce this number down to size.
1679                  */
1680                 alloc = max_size - size;
1681                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1682                 pages_highmem += size;
1683                 alloc -= size;
1684                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1685                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1686                 pages += pages_highmem + size;
1687         }
1688
1689         /*
1690          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1691          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1692          * ones now.
1693          */
1694         pages -= free_unnecessary_pages();
1695
1696  out:
1697         stop = ktime_get();
1698         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1699         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1700
1701         return 0;
1702
1703  err_out:
1704         printk(KERN_CONT "\n");
1705         swsusp_free();
1706         return -ENOMEM;
1707 }
1708
1709 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1710 /**
1711   *     count_pages_for_highmem - compute the number of non-highmem pages
1712   *     that will be necessary for creating copies of highmem pages.
1713   */
1714
1715 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1716 {
1717         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1718
1719         if (free_highmem >= nr_highmem)
1720                 nr_highmem = 0;
1721         else
1722                 nr_highmem -= free_highmem;
1723
1724         return nr_highmem;
1725 }
1726 #else
1727 static unsigned int
1728 count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1729 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1730
1731 /**
1732  *      enough_free_mem - Make sure we have enough free memory for the
1733  *      snapshot image.
1734  */
1735
1736 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1737 {
1738         struct zone *zone;
1739         unsigned int free = alloc_normal;
1740
1741         for_each_populated_zone(zone)
1742                 if (!is_highmem(zone))
1743                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1744
1745         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1746         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1747                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1748
1749         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1750 }
1751
1752 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1753 /**
1754  *      get_highmem_buffer - if there are some highmem pages in the suspend
1755  *      image, we may need the buffer to copy them and/or load their data.
1756  */
1757
1758 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1759 {
1760         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1761         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1762 }
1763
1764 /**
1765  *      alloc_highmem_image_pages - allocate some highmem pages for the image.
1766  *      Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free
1767  *      highmem pages is lesser than that, allocate them all.
1768  */
1769
1770 static inline unsigned int
1771 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int nr_highmem)
1772 {
1773         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1774
1775         if (to_alloc > nr_highmem)
1776                 to_alloc = nr_highmem;
1777
1778         nr_highmem -= to_alloc;
1779         while (to_alloc-- > 0) {
1780                 struct page *page;
1781
1782                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM);
1783                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1784         }
1785         return nr_highmem;
1786 }
1787 #else
1788 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1789
1790 static inline unsigned int
1791 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int n) { return 0; }
1792 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1793
1794 /**
1795  *      swsusp_alloc - allocate memory for the suspend image
1796  *
1797  *      We first try to allocate as many highmem pages as there are
1798  *      saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1799  *      non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1800  *
1801  *      In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1802  *      also be located in the high memory, because of the way in which
1803  *      copy_data_pages() works.
1804  */
1805
1806 static int
1807 swsusp_alloc(struct memory_bitmap *orig_bm, struct memory_bitmap *copy_bm,
1808                 unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1809 {
1810         if (nr_highmem > 0) {
1811                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1812                         goto err_out;
1813                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1814                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1815                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1816                 }
1817         }
1818         if (nr_pages > alloc_normal) {
1819                 nr_pages -= alloc_normal;
1820                 while (nr_pages-- > 0) {
1821                         struct page *page;
1822
1823                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1824                         if (!page)
1825                                 goto err_out;
1826                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1827                 }
1828         }
1829
1830         return 0;
1831
1832  err_out:
1833         swsusp_free();
1834         return -ENOMEM;
1835 }
1836
1837 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1838 {
1839         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1840
1841         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1842
1843         drain_local_pages(NULL);
1844         nr_pages = count_data_pages();
1845         nr_highmem = count_highmem_pages();
1846         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1847
1848         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1849                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1850                 return -ENOMEM;
1851         }
1852
1853         if (swsusp_alloc(&orig_bm, &copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1854                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1855                 return -ENOMEM;
1856         }
1857
1858         /* During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1859          * Kill them.
1860          */
1861         drain_local_pages(NULL);
1862         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1863
1864         /*
1865          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1866          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1867          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1868          */
1869
1870         nr_pages += nr_highmem;
1871         nr_copy_pages = nr_pages;
1872         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1873
1874         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
1875                 nr_pages);
1876
1877         return 0;
1878 }
1879
1880 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
1881 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
1882 {
1883         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
1884         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
1885         return 0;
1886 }
1887
1888 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
1889 {
1890         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
1891                 return "kernel version";
1892         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
1893                 return "system type";
1894         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
1895                 return "kernel release";
1896         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
1897                 return "version";
1898         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
1899                 return "machine";
1900         return NULL;
1901 }
1902 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
1903
1904 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
1905 {
1906         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
1907 }
1908
1909 static int init_header(struct swsusp_info *info)
1910 {
1911         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
1912         info->num_physpages = get_num_physpages();
1913         info->image_pages = nr_copy_pages;
1914         info->pages = snapshot_get_image_size();
1915         info->size = info->pages;
1916         info->size <<= PAGE_SHIFT;
1917         return init_header_complete(info);
1918 }
1919
1920 /**
1921  *      pack_pfns - pfns corresponding to the set bits found in the bitmap @bm
1922  *      are stored in the array @buf[] (1 page at a time)
1923  */
1924
1925 static inline void
1926 pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
1927 {
1928         int j;
1929
1930         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
1931                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
1932                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
1933                         break;
1934                 /* Save page key for data page (s390 only). */
1935                 page_key_read(buf + j);
1936         }
1937 }
1938
1939 /**
1940  *      snapshot_read_next - used for reading the system memory snapshot.
1941  *
1942  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
1943  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
1944  *      to it should be passed to this function every next time.
1945  *
1946  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
1947  *      is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
1948  *      location computed by the data_of() macro.
1949  *
1950  *      The function returns 0 to indicate the end of data stream condition,
1951  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
1952  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
1953  *      any more.
1954  */
1955
1956 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
1957 {
1958         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
1959                 return 0;
1960
1961         if (!buffer) {
1962                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
1963                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
1964                 if (!buffer)
1965                         return -ENOMEM;
1966         }
1967         if (!handle->cur) {
1968                 int error;
1969
1970                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
1971                 if (error)
1972                         return error;
1973                 handle->buffer = buffer;
1974                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
1975                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1976         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
1977                 clear_page(buffer);
1978                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
1979         } else {
1980                 struct page *page;
1981
1982                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
1983                 if (PageHighMem(page)) {
1984                         /* Highmem pages are copied to the buffer,
1985                          * because we can't return with a kmapped
1986                          * highmem page (we may not be called again).
1987                          */
1988                         void *kaddr;
1989
1990                         kaddr = kmap_atomic(page);
1991                         copy_page(buffer, kaddr);
1992                         kunmap_atomic(kaddr);
1993                         handle->buffer = buffer;
1994                 } else {
1995                         handle->buffer = page_address(page);
1996                 }
1997         }
1998         handle->cur++;
1999         return PAGE_SIZE;
2000 }
2001
2002 /**
2003  *      mark_unsafe_pages - mark the pages that cannot be used for storing
2004  *      the image during resume, because they conflict with the pages that
2005  *      had been used before suspend
2006  */
2007
2008 static int mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2009 {
2010         struct zone *zone;
2011         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2012
2013         /* Clear page flags */
2014         for_each_populated_zone(zone) {
2015                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2016                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2017                         if (pfn_valid(pfn))
2018                                 swsusp_unset_page_free(pfn_to_page(pfn));
2019         }
2020
2021         /* Mark pages that correspond to the "original" pfns as "unsafe" */
2022         memory_bm_position_reset(bm);
2023         do {
2024                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2025                 if (likely(pfn != BM_END_OF_MAP)) {
2026                         if (likely(pfn_valid(pfn)))
2027                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn));
2028                         else
2029                                 return -EFAULT;
2030                 }
2031         } while (pfn != BM_END_OF_MAP);
2032
2033         allocated_unsafe_pages = 0;
2034
2035         return 0;
2036 }
2037
2038 static void
2039 duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst, struct memory_bitmap *src)
2040 {
2041         unsigned long pfn;
2042
2043         memory_bm_position_reset(src);
2044         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2045         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2046                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2047                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2048         }
2049 }
2050
2051 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2052 {
2053         char *reason;
2054
2055         reason = check_image_kernel(info);
2056         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2057                 reason = "memory size";
2058         if (reason) {
2059                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2060                 return -EPERM;
2061         }
2062         return 0;
2063 }
2064
2065 /**
2066  *      load header - check the image header and copy data from it
2067  */
2068
2069 static int
2070 load_header(struct swsusp_info *info)
2071 {
2072         int error;
2073
2074         restore_pblist = NULL;
2075         error = check_header(info);
2076         if (!error) {
2077                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2078                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2079         }
2080         return error;
2081 }
2082
2083 /**
2084  *      unpack_orig_pfns - for each element of @buf[] (1 page at a time) set
2085  *      the corresponding bit in the memory bitmap @bm
2086  */
2087 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2088 {
2089         int j;
2090
2091         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2092                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2093                         break;
2094
2095                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2096                 page_key_memorize(buf + j);
2097
2098                 if (memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2099                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2100                 else
2101                         return -EFAULT;
2102         }
2103
2104         return 0;
2105 }
2106
2107 /* List of "safe" pages that may be used to store data loaded from the suspend
2108  * image
2109  */
2110 static struct linked_page *safe_pages_list;
2111
2112 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2113 /* struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2114  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2115  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2116  */
2117 struct highmem_pbe {
2118         struct page *copy_page; /* data is here now */
2119         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2120         struct highmem_pbe *next;
2121 };
2122
2123 /* List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2124  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2125  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2126  * written directly to their "original" page frames.
2127  */
2128 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2129
2130 /**
2131  *      count_highmem_image_pages - compute the number of highmem pages in the
2132  *      suspend image.  The bits in the memory bitmap @bm that correspond to the
2133  *      image pages are assumed to be set.
2134  */
2135
2136 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2137 {
2138         unsigned long pfn;
2139         unsigned int cnt = 0;
2140
2141         memory_bm_position_reset(bm);
2142         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2143         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2144                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2145                         cnt++;
2146
2147                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2148         }
2149         return cnt;
2150 }
2151
2152 /**
2153  *      prepare_highmem_image - try to allocate as many highmem pages as
2154  *      there are highmem image pages (@nr_highmem_p points to the variable
2155  *      containing the number of highmem image pages).  The pages that are
2156  *      "safe" (ie. will not be overwritten when the suspend image is
2157  *      restored) have the corresponding bits set in @bm (it must be
2158  *      unitialized).
2159  *
2160  *      NOTE: This function should not be called if there are no highmem
2161  *      image pages.
2162  */
2163
2164 static unsigned int safe_highmem_pages;
2165
2166 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2167
2168 static int
2169 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2170 {
2171         unsigned int to_alloc;
2172
2173         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2174                 return -ENOMEM;
2175
2176         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2177                 return -ENOMEM;
2178
2179         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2180         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2181                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2182         else
2183                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2184
2185         safe_highmem_pages = 0;
2186         while (to_alloc-- > 0) {
2187                 struct page *page;
2188
2189                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2190                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2191                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2192                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2193                         safe_highmem_pages++;
2194                 }
2195                 /* Mark the page as allocated */
2196                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2197                 swsusp_set_page_free(page);
2198         }
2199         memory_bm_position_reset(bm);
2200         safe_highmem_bm = bm;
2201         return 0;
2202 }
2203
2204 /**
2205  *      get_highmem_page_buffer - for given highmem image page find the buffer
2206  *      that suspend_write_next() should set for its caller to write to.
2207  *
2208  *      If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2209  *      the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2210  *      the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2211  *      the copy is returned.
2212  *
2213  *      If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2214  *      the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2215  *      right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2216  *      with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2217  *      @buffer is returned, @last_highmem page is set to the page to which
2218  *      the data will have to be copied from @buffer.
2219  */
2220
2221 static struct page *last_highmem_page;
2222
2223 static void *
2224 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2225 {
2226         struct highmem_pbe *pbe;
2227         void *kaddr;
2228
2229         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2230                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2231                  * use it directly to store the loaded page.
2232                  */
2233                 last_highmem_page = page;
2234                 return buffer;
2235         }
2236         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2237          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2238          */
2239         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2240         if (!pbe) {
2241                 swsusp_free();
2242                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2243         }
2244         pbe->orig_page = page;
2245         if (safe_highmem_pages > 0) {
2246                 struct page *tmp;
2247
2248                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2249                 kaddr = buffer;
2250                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2251                 safe_highmem_pages--;
2252                 last_highmem_page = tmp;
2253                 pbe->copy_page = tmp;
2254         } else {
2255                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2256                 kaddr = safe_pages_list;
2257                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2258                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2259         }
2260         pbe->next = highmem_pblist;
2261         highmem_pblist = pbe;
2262         return kaddr;
2263 }
2264
2265 /**
2266  *      copy_last_highmem_page - copy the contents of a highmem image from
2267  *      @buffer, where the caller of snapshot_write_next() has place them,
2268  *      to the right location represented by @last_highmem_page .
2269  */
2270
2271 static void copy_last_highmem_page(void)
2272 {
2273         if (last_highmem_page) {
2274                 void *dst;
2275
2276                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2277                 copy_page(dst, buffer);
2278                 kunmap_atomic(dst);
2279                 last_highmem_page = NULL;
2280         }
2281 }
2282
2283 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2284 {
2285         return !last_highmem_page;
2286 }
2287
2288 static inline void free_highmem_data(void)
2289 {
2290         if (safe_highmem_bm)
2291                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2292
2293         if (buffer)
2294                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2295 }
2296 #else
2297 static unsigned int
2298 count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2299
2300 static inline int
2301 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2302 {
2303         return 0;
2304 }
2305
2306 static inline void *
2307 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2308 {
2309         return ERR_PTR(-EINVAL);
2310 }
2311
2312 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2313 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2314 static inline void free_highmem_data(void) {}
2315 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2316
2317 /**
2318  *      prepare_image - use the memory bitmap @bm to mark the pages that will
2319  *      be overwritten in the process of restoring the system memory state
2320  *      from the suspend image ("unsafe" pages) and allocate memory for the
2321  *      image.
2322  *
2323  *      The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2324  *      as many pages as needed for the image data, but not to assign these
2325  *      pages to specific tasks initially.  Instead, we just mark them as
2326  *      allocated and create a lists of "safe" pages that will be used
2327  *      later.  On systems with high memory a list of "safe" highmem pages is
2328  *      also created.
2329  */
2330
2331 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2332
2333 static int
2334 prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2335 {
2336         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2337         struct linked_page *sp_list, *lp;
2338         int error;
2339
2340         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2341         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2342         buffer = NULL;
2343
2344         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2345         error = mark_unsafe_pages(bm);
2346         if (error)
2347                 goto Free;
2348
2349         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2350         if (error)
2351                 goto Free;
2352
2353         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2354         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2355         if (nr_highmem > 0) {
2356                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2357                 if (error)
2358                         goto Free;
2359         }
2360         /* Reserve some safe pages for potential later use.
2361          *
2362          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2363          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2364          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2365          */
2366         sp_list = NULL;
2367         /* nr_copy_pages cannot be lesser than allocated_unsafe_pages */
2368         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2369         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2370         while (nr_pages > 0) {
2371                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2372                 if (!lp) {
2373                         error = -ENOMEM;
2374                         goto Free;
2375                 }
2376                 lp->next = sp_list;
2377                 sp_list = lp;
2378                 nr_pages--;
2379         }
2380         /* Preallocate memory for the image */
2381         safe_pages_list = NULL;
2382         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2383         while (nr_pages > 0) {
2384                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2385                 if (!lp) {
2386                         error = -ENOMEM;
2387                         goto Free;
2388                 }
2389                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2390                         /* The page is "safe", add it to the list */
2391                         lp->next = safe_pages_list;
2392                         safe_pages_list = lp;
2393                 }
2394                 /* Mark the page as allocated */
2395                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2396                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2397                 nr_pages--;
2398         }
2399         /* Free the reserved safe pages so that chain_alloc() can use them */
2400         while (sp_list) {
2401                 lp = sp_list->next;
2402                 free_image_page(sp_list, PG_UNSAFE_CLEAR);
2403                 sp_list = lp;
2404         }
2405         return 0;
2406
2407  Free:
2408         swsusp_free();
2409         return error;
2410 }
2411
2412 /**
2413  *      get_buffer - compute the address that snapshot_write_next() should
2414  *      set for its caller to write to.
2415  */
2416
2417 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2418 {
2419         struct pbe *pbe;
2420         struct page *page;
2421         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2422
2423         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2424                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2425
2426         page = pfn_to_page(pfn);
2427         if (PageHighMem(page))
2428                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2429
2430         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2431                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2432                  * use it directly to store the loaded page.
2433                  */
2434                 return page_address(page);
2435
2436         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2437          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2438          */
2439         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2440         if (!pbe) {
2441                 swsusp_free();
2442                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2443         }
2444         pbe->orig_address = page_address(page);
2445         pbe->address = safe_pages_list;
2446         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2447         pbe->next = restore_pblist;
2448         restore_pblist = pbe;
2449         return pbe->address;
2450 }
2451
2452 /**
2453  *      snapshot_write_next - used for writing the system memory snapshot.
2454  *
2455  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
2456  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
2457  *      to it should be passed to this function every next time.
2458  *
2459  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
2460  *      is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2461  *      location computed by the data_of() macro.
2462  *
2463  *      The function returns 0 to indicate the "end of file" condition,
2464  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
2465  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
2466  *      any more.
2467  */
2468
2469 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2470 {
2471         static struct chain_allocator ca;
2472         int error = 0;
2473
2474         /* Check if we have already loaded the entire image */
2475         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2476                 return 0;
2477
2478         handle->sync_read = 1;
2479
2480         if (!handle->cur) {
2481                 if (!buffer)
2482                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2483                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2484
2485                 if (!buffer)
2486                         return -ENOMEM;
2487
2488                 handle->buffer = buffer;
2489         } else if (handle->cur == 1) {
2490                 error = load_header(buffer);
2491                 if (error)
2492                         return error;
2493
2494                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2495                 if (error)
2496                         return error;
2497
2498                 /* Allocate buffer for page keys. */
2499                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2500                 if (error)
2501                         return error;
2502
2503         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2504                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2505                 if (error)
2506                         return error;
2507
2508                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2509                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2510                         if (error)
2511                                 return error;
2512
2513                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2514                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2515                         restore_pblist = NULL;
2516                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2517                         handle->sync_read = 0;
2518                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2519                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2520                 }
2521         } else {
2522                 copy_last_highmem_page();
2523                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2524                 page_key_write(handle->buffer);
2525                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2526                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2527                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2528                 if (handle->buffer != buffer)
2529                         handle->sync_read = 0;
2530         }
2531         handle->cur++;
2532         return PAGE_SIZE;
2533 }
2534
2535 /**
2536  *      snapshot_write_finalize - must be called after the last call to
2537  *      snapshot_write_next() in case the last page in the image happens
2538  *      to be a highmem page and its contents should be stored in the
2539  *      highmem.  Additionally, it releases the memory that will not be
2540  *      used any more.
2541  */
2542
2543 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2544 {
2545         copy_last_highmem_page();
2546         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2547         page_key_write(handle->buffer);
2548         page_key_free();
2549         /* Free only if we have loaded the image entirely */
2550         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2551                 memory_bm_free(&orig_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2552                 free_highmem_data();
2553         }
2554 }
2555
2556 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2557 {
2558         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2559                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2560 }
2561
2562 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2563 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2564 static inline void
2565 swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2, void *buf)
2566 {
2567         void *kaddr1, *kaddr2;
2568
2569         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2570         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2571         copy_page(buf, kaddr1);
2572         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2573         copy_page(kaddr2, buf);
2574         kunmap_atomic(kaddr2);
2575         kunmap_atomic(kaddr1);
2576 }
2577
2578 /**
2579  *      restore_highmem - for each highmem page that was allocated before
2580  *      the suspend and included in the suspend image, and also has been
2581  *      allocated by the "resume" kernel swap its current (ie. "before
2582  *      resume") contents with the previous (ie. "before suspend") one.
2583  *
2584  *      If the resume eventually fails, we can call this function once
2585  *      again and restore the "before resume" highmem state.
2586  */
2587
2588 int restore_highmem(void)
2589 {
2590         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2591         void *buf;
2592
2593         if (!pbe)
2594                 return 0;
2595
2596         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2597         if (!buf)
2598                 return -ENOMEM;
2599
2600         while (pbe) {
2601                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2602                 pbe = pbe->next;
2603         }
2604         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2605         return 0;
2606 }
2607 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */