Merge branches 'pm-cpufreq', 'pm-cpuidle', 'pm-devfreq', 'pm-opp' and 'pm-tools'
[linux-drm-fsl-dcu.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/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 static bool is_nosave_page(unsigned long pfn)
959 {
960         struct nosave_region *region;
961
962         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
963                 if (pfn >= region->start_pfn && pfn < region->end_pfn) {
964                         pr_err("PM: %#010llx in e820 nosave region: "
965                                "[mem %#010llx-%#010llx]\n",
966                                (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
967                                (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
968                                ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
969                                         - 1);
970                         return true;
971                 }
972         }
973
974         return false;
975 }
976
977 /**
978  *      create_basic_memory_bitmaps - create bitmaps needed for marking page
979  *      frames that should not be saved and free page frames.  The pointers
980  *      forbidden_pages_map and free_pages_map are only modified if everything
981  *      goes well, because we don't want the bits to be used before both bitmaps
982  *      are set up.
983  */
984
985 int create_basic_memory_bitmaps(void)
986 {
987         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
988         int error = 0;
989
990         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
991                 return 0;
992         else
993                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
994
995         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
996         if (!bm1)
997                 return -ENOMEM;
998
999         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1000         if (error)
1001                 goto Free_first_object;
1002
1003         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1004         if (!bm2)
1005                 goto Free_first_bitmap;
1006
1007         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1008         if (error)
1009                 goto Free_second_object;
1010
1011         forbidden_pages_map = bm1;
1012         free_pages_map = bm2;
1013         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1014
1015         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
1016
1017         return 0;
1018
1019  Free_second_object:
1020         kfree(bm2);
1021  Free_first_bitmap:
1022         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1023  Free_first_object:
1024         kfree(bm1);
1025         return -ENOMEM;
1026 }
1027
1028 /**
1029  *      free_basic_memory_bitmaps - free memory bitmaps allocated by
1030  *      create_basic_memory_bitmaps().  The auxiliary pointers are necessary
1031  *      so that the bitmaps themselves are not referred to while they are being
1032  *      freed.
1033  */
1034
1035 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1036 {
1037         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1038
1039         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1040                 return;
1041
1042         bm1 = forbidden_pages_map;
1043         bm2 = free_pages_map;
1044         forbidden_pages_map = NULL;
1045         free_pages_map = NULL;
1046         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1047         kfree(bm1);
1048         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1049         kfree(bm2);
1050
1051         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1052 }
1053
1054 /**
1055  *      snapshot_additional_pages - estimate the number of additional pages
1056  *      be needed for setting up the suspend image data structures for given
1057  *      zone (usually the returned value is greater than the exact number)
1058  */
1059
1060 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1061 {
1062         unsigned int rtree, nodes;
1063
1064         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1065         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1066                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1067         while (nodes > 1) {
1068                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1069                 rtree += nodes;
1070         }
1071
1072         return 2 * rtree;
1073 }
1074
1075 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1076 /**
1077  *      count_free_highmem_pages - compute the total number of free highmem
1078  *      pages, system-wide.
1079  */
1080
1081 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1082 {
1083         struct zone *zone;
1084         unsigned int cnt = 0;
1085
1086         for_each_populated_zone(zone)
1087                 if (is_highmem(zone))
1088                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1089
1090         return cnt;
1091 }
1092
1093 /**
1094  *      saveable_highmem_page - Determine whether a highmem page should be
1095  *      included in the suspend image.
1096  *
1097  *      We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1098  *      and it isn't a part of a free chunk of pages.
1099  */
1100 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1101 {
1102         struct page *page;
1103
1104         if (!pfn_valid(pfn))
1105                 return NULL;
1106
1107         page = pfn_to_page(pfn);
1108         if (page_zone(page) != zone)
1109                 return NULL;
1110
1111         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1112
1113         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1114             PageReserved(page))
1115                 return NULL;
1116
1117         if (page_is_guard(page))
1118                 return NULL;
1119
1120         return page;
1121 }
1122
1123 /**
1124  *      count_highmem_pages - compute the total number of saveable highmem
1125  *      pages.
1126  */
1127
1128 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1129 {
1130         struct zone *zone;
1131         unsigned int n = 0;
1132
1133         for_each_populated_zone(zone) {
1134                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1135
1136                 if (!is_highmem(zone))
1137                         continue;
1138
1139                 mark_free_pages(zone);
1140                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1141                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1142                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1143                                 n++;
1144         }
1145         return n;
1146 }
1147 #else
1148 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1149 {
1150         return NULL;
1151 }
1152 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1153
1154 /**
1155  *      saveable_page - Determine whether a non-highmem page should be included
1156  *      in the suspend image.
1157  *
1158  *      We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1159  *      of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't a part of
1160  *      a free chunk of pages.
1161  */
1162 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1163 {
1164         struct page *page;
1165
1166         if (!pfn_valid(pfn))
1167                 return NULL;
1168
1169         page = pfn_to_page(pfn);
1170         if (page_zone(page) != zone)
1171                 return NULL;
1172
1173         BUG_ON(PageHighMem(page));
1174
1175         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1176                 return NULL;
1177
1178         if (PageReserved(page)
1179             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1180                 return NULL;
1181
1182         if (page_is_guard(page))
1183                 return NULL;
1184
1185         return page;
1186 }
1187
1188 /**
1189  *      count_data_pages - compute the total number of saveable non-highmem
1190  *      pages.
1191  */
1192
1193 static unsigned int count_data_pages(void)
1194 {
1195         struct zone *zone;
1196         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1197         unsigned int n = 0;
1198
1199         for_each_populated_zone(zone) {
1200                 if (is_highmem(zone))
1201                         continue;
1202
1203                 mark_free_pages(zone);
1204                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1205                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1206                         if (saveable_page(zone, pfn))
1207                                 n++;
1208         }
1209         return n;
1210 }
1211
1212 /* This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1213  * task structs.
1214  */
1215 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1216 {
1217         int n;
1218
1219         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1220                 *dst++ = *src++;
1221 }
1222
1223
1224 /**
1225  *      safe_copy_page - check if the page we are going to copy is marked as
1226  *              present in the kernel page tables (this always is the case if
1227  *              CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set and in that case
1228  *              kernel_page_present() always returns 'true').
1229  */
1230 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1231 {
1232         if (kernel_page_present(s_page)) {
1233                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1234         } else {
1235                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1236                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1237                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1238         }
1239 }
1240
1241
1242 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1243 static inline struct page *
1244 page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1245 {
1246         return is_highmem(zone) ?
1247                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1248 }
1249
1250 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1251 {
1252         struct page *s_page, *d_page;
1253         void *src, *dst;
1254
1255         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1256         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1257         if (PageHighMem(s_page)) {
1258                 src = kmap_atomic(s_page);
1259                 dst = kmap_atomic(d_page);
1260                 do_copy_page(dst, src);
1261                 kunmap_atomic(dst);
1262                 kunmap_atomic(src);
1263         } else {
1264                 if (PageHighMem(d_page)) {
1265                         /* Page pointed to by src may contain some kernel
1266                          * data modified by kmap_atomic()
1267                          */
1268                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1269                         dst = kmap_atomic(d_page);
1270                         copy_page(dst, buffer);
1271                         kunmap_atomic(dst);
1272                 } else {
1273                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1274                 }
1275         }
1276 }
1277 #else
1278 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1279
1280 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1281 {
1282         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1283                                 pfn_to_page(src_pfn));
1284 }
1285 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1286
1287 static void
1288 copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm, struct memory_bitmap *orig_bm)
1289 {
1290         struct zone *zone;
1291         unsigned long pfn;
1292
1293         for_each_populated_zone(zone) {
1294                 unsigned long max_zone_pfn;
1295
1296                 mark_free_pages(zone);
1297                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1298                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1299                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1300                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1301         }
1302         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1303         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1304         for(;;) {
1305                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1306                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1307                         break;
1308                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1309         }
1310 }
1311
1312 /* Total number of image pages */
1313 static unsigned int nr_copy_pages;
1314 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1315 static unsigned int nr_meta_pages;
1316 /*
1317  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1318  * before suspending devices.
1319  */
1320 unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1321 /*
1322  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1323  * hibernation image pages (during restore)
1324  */
1325 static struct memory_bitmap orig_bm;
1326 /*
1327  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1328  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1329  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1330  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1331  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1332  * this purpose.
1333  */
1334 static struct memory_bitmap copy_bm;
1335
1336 /**
1337  *      swsusp_free - free pages allocated for the suspend.
1338  *
1339  *      Suspend pages are alocated before the atomic copy is made, so we
1340  *      need to release them after the resume.
1341  */
1342
1343 void swsusp_free(void)
1344 {
1345         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1346
1347         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1348                 goto out;
1349
1350         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1351         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1352
1353 loop:
1354         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1355         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1356
1357         /*
1358          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1359          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1360          */
1361         do {
1362                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1363                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1364                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1365                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1366         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1367
1368         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1369                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1370
1371                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1372                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1373                 __free_page(page);
1374                 goto loop;
1375         }
1376
1377 out:
1378         nr_copy_pages = 0;
1379         nr_meta_pages = 0;
1380         restore_pblist = NULL;
1381         buffer = NULL;
1382         alloc_normal = 0;
1383         alloc_highmem = 0;
1384 }
1385
1386 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1387
1388 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1389
1390 /**
1391  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image
1392  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1393  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1394  *
1395  * Return value: Number of page frames actually allocated
1396  */
1397 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1398 {
1399         unsigned long nr_alloc = 0;
1400
1401         while (nr_pages > 0) {
1402                 struct page *page;
1403
1404                 page = alloc_image_page(mask);
1405                 if (!page)
1406                         break;
1407                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1408                 if (PageHighMem(page))
1409                         alloc_highmem++;
1410                 else
1411                         alloc_normal++;
1412                 nr_pages--;
1413                 nr_alloc++;
1414         }
1415
1416         return nr_alloc;
1417 }
1418
1419 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1420                                               unsigned long avail_normal)
1421 {
1422         unsigned long alloc;
1423
1424         if (avail_normal <= alloc_normal)
1425                 return 0;
1426
1427         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1428         if (nr_pages < alloc)
1429                 alloc = nr_pages;
1430
1431         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1432 }
1433
1434 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1435 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1436 {
1437         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1438 }
1439
1440 /**
1441  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base)
1442  */
1443 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1444 {
1445         x *= multiplier;
1446         do_div(x, base);
1447         return (unsigned long)x;
1448 }
1449
1450 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1451                                                 unsigned long highmem,
1452                                                 unsigned long total)
1453 {
1454         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1455
1456         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1457 }
1458 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1459 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1460 {
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1465                                                 unsigned long highmem,
1466                                                 unsigned long total)
1467 {
1468         return 0;
1469 }
1470 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1471
1472 /**
1473  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image
1474  */
1475 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1476 {
1477         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1478
1479         save = count_data_pages();
1480         if (alloc_normal >= save) {
1481                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1482                 save = 0;
1483         } else {
1484                 to_free_normal = 0;
1485                 save -= alloc_normal;
1486         }
1487         save += count_highmem_pages();
1488         if (alloc_highmem >= save) {
1489                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1490         } else {
1491                 to_free_highmem = 0;
1492                 save -= alloc_highmem;
1493                 if (to_free_normal > save)
1494                         to_free_normal -= save;
1495                 else
1496                         to_free_normal = 0;
1497         }
1498         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1499
1500         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1501
1502         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1503                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1504                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1505
1506                 if (PageHighMem(page)) {
1507                         if (!to_free_highmem)
1508                                 continue;
1509                         to_free_highmem--;
1510                         alloc_highmem--;
1511                 } else {
1512                         if (!to_free_normal)
1513                                 continue;
1514                         to_free_normal--;
1515                         alloc_normal--;
1516                 }
1517                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1518                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1519                 swsusp_unset_page_free(page);
1520                 __free_page(page);
1521         }
1522
1523         return free;
1524 }
1525
1526 /**
1527  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image
1528  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1529  *
1530  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1531  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1532  * preallocating memory.
1533  *
1534  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1535  *
1536  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1537  *
1538  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1539  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1540  * minus mapped file pages.
1541  */
1542 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1543 {
1544         unsigned long size;
1545
1546         size = global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1547                 + global_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1548                 + global_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1549                 + global_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1550                 + global_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1551                 - global_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1552
1553         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1554 }
1555
1556 /**
1557  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image
1558  *
1559  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1560  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1561  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1562  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1563  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1564  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1565  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1566  * total number of available page frames and allocate at least
1567  *
1568  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1569  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1570  *
1571  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1572  *
1573  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1574  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1575  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1576  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1577  */
1578 int hibernate_preallocate_memory(void)
1579 {
1580         struct zone *zone;
1581         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1582         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1583         ktime_t start, stop;
1584         int error;
1585
1586         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1587         start = ktime_get();
1588
1589         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1590         if (error)
1591                 goto err_out;
1592
1593         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1594         if (error)
1595                 goto err_out;
1596
1597         alloc_normal = 0;
1598         alloc_highmem = 0;
1599
1600         /* Count the number of saveable data pages. */
1601         save_highmem = count_highmem_pages();
1602         saveable = count_data_pages();
1603
1604         /*
1605          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1606          * number of pages needed for image metadata (size).
1607          */
1608         count = saveable;
1609         saveable += save_highmem;
1610         highmem = save_highmem;
1611         size = 0;
1612         for_each_populated_zone(zone) {
1613                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1614                 if (is_highmem(zone))
1615                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1616                 else
1617                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1618         }
1619         avail_normal = count;
1620         count += highmem;
1621         count -= totalreserve_pages;
1622
1623         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1624         size += page_key_additional_pages(saveable);
1625
1626         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1627         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1628                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1629         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1630         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1631         if (size > max_size)
1632                 size = max_size;
1633         /*
1634          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1635          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1636          * the image and we're done.
1637          */
1638         if (size >= saveable) {
1639                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1640                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1641                 goto out;
1642         }
1643
1644         /* Estimate the minimum size of the image. */
1645         pages = minimum_image_size(saveable);
1646         /*
1647          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1648          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1649          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1650          */
1651         if (avail_normal > pages)
1652                 avail_normal -= pages;
1653         else
1654                 avail_normal = 0;
1655         if (size < pages)
1656                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1657
1658         /*
1659          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1660          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1661          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1662          * test cases.
1663          */
1664         shrink_all_memory(saveable - size);
1665
1666         /*
1667          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1668          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1669          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1670          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1671          * highmem and non-highmem zones separately.
1672          */
1673         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1674         alloc = count - max_size;
1675         if (alloc > pages_highmem)
1676                 alloc -= pages_highmem;
1677         else
1678                 alloc = 0;
1679         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1680         if (pages < alloc) {
1681                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1682                 alloc -= pages;
1683                 pages += pages_highmem;
1684                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1685                 if (pages_highmem < alloc)
1686                         goto err_out;
1687                 pages += pages_highmem;
1688                 /*
1689                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1690                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1691                  */
1692                 alloc = (count - pages) - size;
1693                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1694         } else {
1695                 /*
1696                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1697                  * and we want to reduce this number down to size.
1698                  */
1699                 alloc = max_size - size;
1700                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1701                 pages_highmem += size;
1702                 alloc -= size;
1703                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1704                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1705                 pages += pages_highmem + size;
1706         }
1707
1708         /*
1709          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1710          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1711          * ones now.
1712          */
1713         pages -= free_unnecessary_pages();
1714
1715  out:
1716         stop = ktime_get();
1717         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1718         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1719
1720         return 0;
1721
1722  err_out:
1723         printk(KERN_CONT "\n");
1724         swsusp_free();
1725         return -ENOMEM;
1726 }
1727
1728 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1729 /**
1730   *     count_pages_for_highmem - compute the number of non-highmem pages
1731   *     that will be necessary for creating copies of highmem pages.
1732   */
1733
1734 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1735 {
1736         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1737
1738         if (free_highmem >= nr_highmem)
1739                 nr_highmem = 0;
1740         else
1741                 nr_highmem -= free_highmem;
1742
1743         return nr_highmem;
1744 }
1745 #else
1746 static unsigned int
1747 count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1748 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1749
1750 /**
1751  *      enough_free_mem - Make sure we have enough free memory for the
1752  *      snapshot image.
1753  */
1754
1755 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1756 {
1757         struct zone *zone;
1758         unsigned int free = alloc_normal;
1759
1760         for_each_populated_zone(zone)
1761                 if (!is_highmem(zone))
1762                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1763
1764         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1765         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1766                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1767
1768         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1769 }
1770
1771 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1772 /**
1773  *      get_highmem_buffer - if there are some highmem pages in the suspend
1774  *      image, we may need the buffer to copy them and/or load their data.
1775  */
1776
1777 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1778 {
1779         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1780         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1781 }
1782
1783 /**
1784  *      alloc_highmem_image_pages - allocate some highmem pages for the image.
1785  *      Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free
1786  *      highmem pages is lesser than that, allocate them all.
1787  */
1788
1789 static inline unsigned int
1790 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int nr_highmem)
1791 {
1792         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1793
1794         if (to_alloc > nr_highmem)
1795                 to_alloc = nr_highmem;
1796
1797         nr_highmem -= to_alloc;
1798         while (to_alloc-- > 0) {
1799                 struct page *page;
1800
1801                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM);
1802                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1803         }
1804         return nr_highmem;
1805 }
1806 #else
1807 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1808
1809 static inline unsigned int
1810 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int n) { return 0; }
1811 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1812
1813 /**
1814  *      swsusp_alloc - allocate memory for the suspend image
1815  *
1816  *      We first try to allocate as many highmem pages as there are
1817  *      saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1818  *      non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1819  *
1820  *      In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1821  *      also be located in the high memory, because of the way in which
1822  *      copy_data_pages() works.
1823  */
1824
1825 static int
1826 swsusp_alloc(struct memory_bitmap *orig_bm, struct memory_bitmap *copy_bm,
1827                 unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1828 {
1829         if (nr_highmem > 0) {
1830                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1831                         goto err_out;
1832                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1833                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1834                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1835                 }
1836         }
1837         if (nr_pages > alloc_normal) {
1838                 nr_pages -= alloc_normal;
1839                 while (nr_pages-- > 0) {
1840                         struct page *page;
1841
1842                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1843                         if (!page)
1844                                 goto err_out;
1845                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1846                 }
1847         }
1848
1849         return 0;
1850
1851  err_out:
1852         swsusp_free();
1853         return -ENOMEM;
1854 }
1855
1856 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1857 {
1858         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1859
1860         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1861
1862         drain_local_pages(NULL);
1863         nr_pages = count_data_pages();
1864         nr_highmem = count_highmem_pages();
1865         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1866
1867         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1868                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1869                 return -ENOMEM;
1870         }
1871
1872         if (swsusp_alloc(&orig_bm, &copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1873                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1874                 return -ENOMEM;
1875         }
1876
1877         /* During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1878          * Kill them.
1879          */
1880         drain_local_pages(NULL);
1881         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1882
1883         /*
1884          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1885          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1886          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1887          */
1888
1889         nr_pages += nr_highmem;
1890         nr_copy_pages = nr_pages;
1891         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1892
1893         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
1894                 nr_pages);
1895
1896         return 0;
1897 }
1898
1899 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
1900 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
1901 {
1902         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
1903         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
1904         return 0;
1905 }
1906
1907 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
1908 {
1909         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
1910                 return "kernel version";
1911         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
1912                 return "system type";
1913         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
1914                 return "kernel release";
1915         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
1916                 return "version";
1917         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
1918                 return "machine";
1919         return NULL;
1920 }
1921 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
1922
1923 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
1924 {
1925         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
1926 }
1927
1928 static int init_header(struct swsusp_info *info)
1929 {
1930         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
1931         info->num_physpages = get_num_physpages();
1932         info->image_pages = nr_copy_pages;
1933         info->pages = snapshot_get_image_size();
1934         info->size = info->pages;
1935         info->size <<= PAGE_SHIFT;
1936         return init_header_complete(info);
1937 }
1938
1939 /**
1940  *      pack_pfns - pfns corresponding to the set bits found in the bitmap @bm
1941  *      are stored in the array @buf[] (1 page at a time)
1942  */
1943
1944 static inline void
1945 pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
1946 {
1947         int j;
1948
1949         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
1950                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
1951                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
1952                         break;
1953                 /* Save page key for data page (s390 only). */
1954                 page_key_read(buf + j);
1955         }
1956 }
1957
1958 /**
1959  *      snapshot_read_next - used for reading the system memory snapshot.
1960  *
1961  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
1962  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
1963  *      to it should be passed to this function every next time.
1964  *
1965  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
1966  *      is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
1967  *      location computed by the data_of() macro.
1968  *
1969  *      The function returns 0 to indicate the end of data stream condition,
1970  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
1971  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
1972  *      any more.
1973  */
1974
1975 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
1976 {
1977         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
1978                 return 0;
1979
1980         if (!buffer) {
1981                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
1982                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
1983                 if (!buffer)
1984                         return -ENOMEM;
1985         }
1986         if (!handle->cur) {
1987                 int error;
1988
1989                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
1990                 if (error)
1991                         return error;
1992                 handle->buffer = buffer;
1993                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
1994                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1995         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
1996                 clear_page(buffer);
1997                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
1998         } else {
1999                 struct page *page;
2000
2001                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2002                 if (PageHighMem(page)) {
2003                         /* Highmem pages are copied to the buffer,
2004                          * because we can't return with a kmapped
2005                          * highmem page (we may not be called again).
2006                          */
2007                         void *kaddr;
2008
2009                         kaddr = kmap_atomic(page);
2010                         copy_page(buffer, kaddr);
2011                         kunmap_atomic(kaddr);
2012                         handle->buffer = buffer;
2013                 } else {
2014                         handle->buffer = page_address(page);
2015                 }
2016         }
2017         handle->cur++;
2018         return PAGE_SIZE;
2019 }
2020
2021 /**
2022  *      mark_unsafe_pages - mark the pages that cannot be used for storing
2023  *      the image during resume, because they conflict with the pages that
2024  *      had been used before suspend
2025  */
2026
2027 static int mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2028 {
2029         struct zone *zone;
2030         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2031
2032         /* Clear page flags */
2033         for_each_populated_zone(zone) {
2034                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2035                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2036                         if (pfn_valid(pfn))
2037                                 swsusp_unset_page_free(pfn_to_page(pfn));
2038         }
2039
2040         /* Mark pages that correspond to the "original" pfns as "unsafe" */
2041         memory_bm_position_reset(bm);
2042         do {
2043                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2044                 if (likely(pfn != BM_END_OF_MAP)) {
2045                         if (likely(pfn_valid(pfn)) && !is_nosave_page(pfn))
2046                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn));
2047                         else
2048                                 return -EFAULT;
2049                 }
2050         } while (pfn != BM_END_OF_MAP);
2051
2052         allocated_unsafe_pages = 0;
2053
2054         return 0;
2055 }
2056
2057 static void
2058 duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst, struct memory_bitmap *src)
2059 {
2060         unsigned long pfn;
2061
2062         memory_bm_position_reset(src);
2063         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2064         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2065                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2066                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2067         }
2068 }
2069
2070 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2071 {
2072         char *reason;
2073
2074         reason = check_image_kernel(info);
2075         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2076                 reason = "memory size";
2077         if (reason) {
2078                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2079                 return -EPERM;
2080         }
2081         return 0;
2082 }
2083
2084 /**
2085  *      load header - check the image header and copy data from it
2086  */
2087
2088 static int
2089 load_header(struct swsusp_info *info)
2090 {
2091         int error;
2092
2093         restore_pblist = NULL;
2094         error = check_header(info);
2095         if (!error) {
2096                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2097                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2098         }
2099         return error;
2100 }
2101
2102 /**
2103  *      unpack_orig_pfns - for each element of @buf[] (1 page at a time) set
2104  *      the corresponding bit in the memory bitmap @bm
2105  */
2106 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2107 {
2108         int j;
2109
2110         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2111                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2112                         break;
2113
2114                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2115                 page_key_memorize(buf + j);
2116
2117                 if (memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2118                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2119                 else
2120                         return -EFAULT;
2121         }
2122
2123         return 0;
2124 }
2125
2126 /* List of "safe" pages that may be used to store data loaded from the suspend
2127  * image
2128  */
2129 static struct linked_page *safe_pages_list;
2130
2131 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2132 /* struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2133  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2134  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2135  */
2136 struct highmem_pbe {
2137         struct page *copy_page; /* data is here now */
2138         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2139         struct highmem_pbe *next;
2140 };
2141
2142 /* List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2143  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2144  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2145  * written directly to their "original" page frames.
2146  */
2147 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2148
2149 /**
2150  *      count_highmem_image_pages - compute the number of highmem pages in the
2151  *      suspend image.  The bits in the memory bitmap @bm that correspond to the
2152  *      image pages are assumed to be set.
2153  */
2154
2155 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2156 {
2157         unsigned long pfn;
2158         unsigned int cnt = 0;
2159
2160         memory_bm_position_reset(bm);
2161         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2162         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2163                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2164                         cnt++;
2165
2166                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2167         }
2168         return cnt;
2169 }
2170
2171 /**
2172  *      prepare_highmem_image - try to allocate as many highmem pages as
2173  *      there are highmem image pages (@nr_highmem_p points to the variable
2174  *      containing the number of highmem image pages).  The pages that are
2175  *      "safe" (ie. will not be overwritten when the suspend image is
2176  *      restored) have the corresponding bits set in @bm (it must be
2177  *      unitialized).
2178  *
2179  *      NOTE: This function should not be called if there are no highmem
2180  *      image pages.
2181  */
2182
2183 static unsigned int safe_highmem_pages;
2184
2185 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2186
2187 static int
2188 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2189 {
2190         unsigned int to_alloc;
2191
2192         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2193                 return -ENOMEM;
2194
2195         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2196                 return -ENOMEM;
2197
2198         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2199         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2200                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2201         else
2202                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2203
2204         safe_highmem_pages = 0;
2205         while (to_alloc-- > 0) {
2206                 struct page *page;
2207
2208                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2209                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2210                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2211                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2212                         safe_highmem_pages++;
2213                 }
2214                 /* Mark the page as allocated */
2215                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2216                 swsusp_set_page_free(page);
2217         }
2218         memory_bm_position_reset(bm);
2219         safe_highmem_bm = bm;
2220         return 0;
2221 }
2222
2223 /**
2224  *      get_highmem_page_buffer - for given highmem image page find the buffer
2225  *      that suspend_write_next() should set for its caller to write to.
2226  *
2227  *      If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2228  *      the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2229  *      the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2230  *      the copy is returned.
2231  *
2232  *      If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2233  *      the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2234  *      right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2235  *      with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2236  *      @buffer is returned, @last_highmem page is set to the page to which
2237  *      the data will have to be copied from @buffer.
2238  */
2239
2240 static struct page *last_highmem_page;
2241
2242 static void *
2243 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2244 {
2245         struct highmem_pbe *pbe;
2246         void *kaddr;
2247
2248         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2249                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2250                  * use it directly to store the loaded page.
2251                  */
2252                 last_highmem_page = page;
2253                 return buffer;
2254         }
2255         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2256          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2257          */
2258         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2259         if (!pbe) {
2260                 swsusp_free();
2261                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2262         }
2263         pbe->orig_page = page;
2264         if (safe_highmem_pages > 0) {
2265                 struct page *tmp;
2266
2267                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2268                 kaddr = buffer;
2269                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2270                 safe_highmem_pages--;
2271                 last_highmem_page = tmp;
2272                 pbe->copy_page = tmp;
2273         } else {
2274                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2275                 kaddr = safe_pages_list;
2276                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2277                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2278         }
2279         pbe->next = highmem_pblist;
2280         highmem_pblist = pbe;
2281         return kaddr;
2282 }
2283
2284 /**
2285  *      copy_last_highmem_page - copy the contents of a highmem image from
2286  *      @buffer, where the caller of snapshot_write_next() has place them,
2287  *      to the right location represented by @last_highmem_page .
2288  */
2289
2290 static void copy_last_highmem_page(void)
2291 {
2292         if (last_highmem_page) {
2293                 void *dst;
2294
2295                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2296                 copy_page(dst, buffer);
2297                 kunmap_atomic(dst);
2298                 last_highmem_page = NULL;
2299         }
2300 }
2301
2302 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2303 {
2304         return !last_highmem_page;
2305 }
2306
2307 static inline void free_highmem_data(void)
2308 {
2309         if (safe_highmem_bm)
2310                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2311
2312         if (buffer)
2313                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2314 }
2315 #else
2316 static unsigned int
2317 count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2318
2319 static inline int
2320 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2321 {
2322         return 0;
2323 }
2324
2325 static inline void *
2326 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2327 {
2328         return ERR_PTR(-EINVAL);
2329 }
2330
2331 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2332 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2333 static inline void free_highmem_data(void) {}
2334 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2335
2336 /**
2337  *      prepare_image - use the memory bitmap @bm to mark the pages that will
2338  *      be overwritten in the process of restoring the system memory state
2339  *      from the suspend image ("unsafe" pages) and allocate memory for the
2340  *      image.
2341  *
2342  *      The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2343  *      as many pages as needed for the image data, but not to assign these
2344  *      pages to specific tasks initially.  Instead, we just mark them as
2345  *      allocated and create a lists of "safe" pages that will be used
2346  *      later.  On systems with high memory a list of "safe" highmem pages is
2347  *      also created.
2348  */
2349
2350 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2351
2352 static int
2353 prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2354 {
2355         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2356         struct linked_page *sp_list, *lp;
2357         int error;
2358
2359         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2360         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2361         buffer = NULL;
2362
2363         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2364         error = mark_unsafe_pages(bm);
2365         if (error)
2366                 goto Free;
2367
2368         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2369         if (error)
2370                 goto Free;
2371
2372         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2373         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2374         if (nr_highmem > 0) {
2375                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2376                 if (error)
2377                         goto Free;
2378         }
2379         /* Reserve some safe pages for potential later use.
2380          *
2381          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2382          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2383          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2384          */
2385         sp_list = NULL;
2386         /* nr_copy_pages cannot be lesser than allocated_unsafe_pages */
2387         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2388         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2389         while (nr_pages > 0) {
2390                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2391                 if (!lp) {
2392                         error = -ENOMEM;
2393                         goto Free;
2394                 }
2395                 lp->next = sp_list;
2396                 sp_list = lp;
2397                 nr_pages--;
2398         }
2399         /* Preallocate memory for the image */
2400         safe_pages_list = NULL;
2401         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2402         while (nr_pages > 0) {
2403                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2404                 if (!lp) {
2405                         error = -ENOMEM;
2406                         goto Free;
2407                 }
2408                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2409                         /* The page is "safe", add it to the list */
2410                         lp->next = safe_pages_list;
2411                         safe_pages_list = lp;
2412                 }
2413                 /* Mark the page as allocated */
2414                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2415                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2416                 nr_pages--;
2417         }
2418         /* Free the reserved safe pages so that chain_alloc() can use them */
2419         while (sp_list) {
2420                 lp = sp_list->next;
2421                 free_image_page(sp_list, PG_UNSAFE_CLEAR);
2422                 sp_list = lp;
2423         }
2424         return 0;
2425
2426  Free:
2427         swsusp_free();
2428         return error;
2429 }
2430
2431 /**
2432  *      get_buffer - compute the address that snapshot_write_next() should
2433  *      set for its caller to write to.
2434  */
2435
2436 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2437 {
2438         struct pbe *pbe;
2439         struct page *page;
2440         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2441
2442         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2443                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2444
2445         page = pfn_to_page(pfn);
2446         if (PageHighMem(page))
2447                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2448
2449         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2450                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2451                  * use it directly to store the loaded page.
2452                  */
2453                 return page_address(page);
2454
2455         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2456          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2457          */
2458         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2459         if (!pbe) {
2460                 swsusp_free();
2461                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2462         }
2463         pbe->orig_address = page_address(page);
2464         pbe->address = safe_pages_list;
2465         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2466         pbe->next = restore_pblist;
2467         restore_pblist = pbe;
2468         return pbe->address;
2469 }
2470
2471 /**
2472  *      snapshot_write_next - used for writing the system memory snapshot.
2473  *
2474  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
2475  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
2476  *      to it should be passed to this function every next time.
2477  *
2478  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
2479  *      is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2480  *      location computed by the data_of() macro.
2481  *
2482  *      The function returns 0 to indicate the "end of file" condition,
2483  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
2484  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
2485  *      any more.
2486  */
2487
2488 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2489 {
2490         static struct chain_allocator ca;
2491         int error = 0;
2492
2493         /* Check if we have already loaded the entire image */
2494         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2495                 return 0;
2496
2497         handle->sync_read = 1;
2498
2499         if (!handle->cur) {
2500                 if (!buffer)
2501                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2502                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2503
2504                 if (!buffer)
2505                         return -ENOMEM;
2506
2507                 handle->buffer = buffer;
2508         } else if (handle->cur == 1) {
2509                 error = load_header(buffer);
2510                 if (error)
2511                         return error;
2512
2513                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2514                 if (error)
2515                         return error;
2516
2517                 /* Allocate buffer for page keys. */
2518                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2519                 if (error)
2520                         return error;
2521
2522         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2523                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2524                 if (error)
2525                         return error;
2526
2527                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2528                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2529                         if (error)
2530                                 return error;
2531
2532                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2533                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2534                         restore_pblist = NULL;
2535                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2536                         handle->sync_read = 0;
2537                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2538                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2539                 }
2540         } else {
2541                 copy_last_highmem_page();
2542                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2543                 page_key_write(handle->buffer);
2544                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2545                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2546                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2547                 if (handle->buffer != buffer)
2548                         handle->sync_read = 0;
2549         }
2550         handle->cur++;
2551         return PAGE_SIZE;
2552 }
2553
2554 /**
2555  *      snapshot_write_finalize - must be called after the last call to
2556  *      snapshot_write_next() in case the last page in the image happens
2557  *      to be a highmem page and its contents should be stored in the
2558  *      highmem.  Additionally, it releases the memory that will not be
2559  *      used any more.
2560  */
2561
2562 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2563 {
2564         copy_last_highmem_page();
2565         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2566         page_key_write(handle->buffer);
2567         page_key_free();
2568         /* Free only if we have loaded the image entirely */
2569         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2570                 memory_bm_free(&orig_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2571                 free_highmem_data();
2572         }
2573 }
2574
2575 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2576 {
2577         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2578                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2579 }
2580
2581 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2582 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2583 static inline void
2584 swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2, void *buf)
2585 {
2586         void *kaddr1, *kaddr2;
2587
2588         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2589         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2590         copy_page(buf, kaddr1);
2591         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2592         copy_page(kaddr2, buf);
2593         kunmap_atomic(kaddr2);
2594         kunmap_atomic(kaddr1);
2595 }
2596
2597 /**
2598  *      restore_highmem - for each highmem page that was allocated before
2599  *      the suspend and included in the suspend image, and also has been
2600  *      allocated by the "resume" kernel swap its current (ie. "before
2601  *      resume") contents with the previous (ie. "before suspend") one.
2602  *
2603  *      If the resume eventually fails, we can call this function once
2604  *      again and restore the "before resume" highmem state.
2605  */
2606
2607 int restore_highmem(void)
2608 {
2609         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2610         void *buf;
2611
2612         if (!pbe)
2613                 return 0;
2614
2615         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2616         if (!buf)
2617                 return -ENOMEM;
2618
2619         while (pbe) {
2620                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2621                 pbe = pbe->next;
2622         }
2623         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2624         return 0;
2625 }
2626 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */