Linux 6.10-rc3
[linux-2.6-block.git] / mm / memory.c
1
2 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
3 /*
4  *  linux/mm/memory.c
5  *
6  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
7  */
8
9 /*
10  * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
11  * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
12  */
13
14 /*
15  * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
16  * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
17  *
18  * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
19  * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
20  * far as I could see.
21  *
22  * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
23  */
24
25 /*
26  * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
27  * thought has to go into this. Oh, well..
28  * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
29  *              Found it. Everything seems to work now.
30  * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
31  */
32
33 /*
34  * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
35  *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
36  *
37  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
38  *              (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
39  *
40  * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
41  */
42
43 #include <linux/kernel_stat.h>
44 #include <linux/mm.h>
45 #include <linux/mm_inline.h>
46 #include <linux/sched/mm.h>
47 #include <linux/sched/coredump.h>
48 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
49 #include <linux/sched/task.h>
50 #include <linux/hugetlb.h>
51 #include <linux/mman.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/highmem.h>
54 #include <linux/pagemap.h>
55 #include <linux/memremap.h>
56 #include <linux/kmsan.h>
57 #include <linux/ksm.h>
58 #include <linux/rmap.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/delayacct.h>
61 #include <linux/init.h>
62 #include <linux/pfn_t.h>
63 #include <linux/writeback.h>
64 #include <linux/memcontrol.h>
65 #include <linux/mmu_notifier.h>
66 #include <linux/swapops.h>
67 #include <linux/elf.h>
68 #include <linux/gfp.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/string.h>
71 #include <linux/memory-tiers.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/userfaultfd_k.h>
74 #include <linux/dax.h>
75 #include <linux/oom.h>
76 #include <linux/numa.h>
77 #include <linux/perf_event.h>
78 #include <linux/ptrace.h>
79 #include <linux/vmalloc.h>
80 #include <linux/sched/sysctl.h>
81
82 #include <trace/events/kmem.h>
83
84 #include <asm/io.h>
85 #include <asm/mmu_context.h>
86 #include <asm/pgalloc.h>
87 #include <linux/uaccess.h>
88 #include <asm/tlb.h>
89 #include <asm/tlbflush.h>
90
91 #include "pgalloc-track.h"
92 #include "internal.h"
93 #include "swap.h"
94
95 #if defined(LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS) && !defined(CONFIG_COMPILE_TEST)
96 #warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
97 #endif
98
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100 unsigned long max_mapnr;
101 EXPORT_SYMBOL(max_mapnr);
102
103 struct page *mem_map;
104 EXPORT_SYMBOL(mem_map);
105 #endif
106
107 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf);
108 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf);
109 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf);
110
111 /*
112  * Return true if the original pte was a uffd-wp pte marker (so the pte was
113  * wr-protected).
114  */
115 static __always_inline bool vmf_orig_pte_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
116 {
117         if (!userfaultfd_wp(vmf->vma))
118                 return false;
119         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID))
120                 return false;
121
122         return pte_marker_uffd_wp(vmf->orig_pte);
123 }
124
125 /*
126  * A number of key systems in x86 including ioremap() rely on the assumption
127  * that high_memory defines the upper bound on direct map memory, then end
128  * of ZONE_NORMAL.
129  */
130 void *high_memory;
131 EXPORT_SYMBOL(high_memory);
132
133 /*
134  * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
135  *
136  * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
137  *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
138  */
139 int randomize_va_space __read_mostly =
140 #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
141                                         1;
142 #else
143                                         2;
144 #endif
145
146 #ifndef arch_wants_old_prefaulted_pte
147 static inline bool arch_wants_old_prefaulted_pte(void)
148 {
149         /*
150          * Transitioning a PTE from 'old' to 'young' can be expensive on
151          * some architectures, even if it's performed in hardware. By
152          * default, "false" means prefaulted entries will be 'young'.
153          */
154         return false;
155 }
156 #endif
157
158 static int __init disable_randmaps(char *s)
159 {
160         randomize_va_space = 0;
161         return 1;
162 }
163 __setup("norandmaps", disable_randmaps);
164
165 unsigned long zero_pfn __read_mostly;
166 EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);
167
168 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
169
170 /*
171  * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
172  */
173 static int __init init_zero_pfn(void)
174 {
175         zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
176         return 0;
177 }
178 early_initcall(init_zero_pfn);
179
180 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member)
181 {
182         trace_rss_stat(mm, member);
183 }
184
185 /*
186  * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
187  * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
188  */
189 static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
190                            unsigned long addr)
191 {
192         pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
193         pmd_clear(pmd);
194         pte_free_tlb(tlb, token, addr);
195         mm_dec_nr_ptes(tlb->mm);
196 }
197
198 static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
199                                 unsigned long addr, unsigned long end,
200                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
201 {
202         pmd_t *pmd;
203         unsigned long next;
204         unsigned long start;
205
206         start = addr;
207         pmd = pmd_offset(pud, addr);
208         do {
209                 next = pmd_addr_end(addr, end);
210                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
211                         continue;
212                 free_pte_range(tlb, pmd, addr);
213         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
214
215         start &= PUD_MASK;
216         if (start < floor)
217                 return;
218         if (ceiling) {
219                 ceiling &= PUD_MASK;
220                 if (!ceiling)
221                         return;
222         }
223         if (end - 1 > ceiling - 1)
224                 return;
225
226         pmd = pmd_offset(pud, start);
227         pud_clear(pud);
228         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
229         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
230 }
231
232 static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d,
233                                 unsigned long addr, unsigned long end,
234                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
235 {
236         pud_t *pud;
237         unsigned long next;
238         unsigned long start;
239
240         start = addr;
241         pud = pud_offset(p4d, addr);
242         do {
243                 next = pud_addr_end(addr, end);
244                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
245                         continue;
246                 free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
247         } while (pud++, addr = next, addr != end);
248
249         start &= P4D_MASK;
250         if (start < floor)
251                 return;
252         if (ceiling) {
253                 ceiling &= P4D_MASK;
254                 if (!ceiling)
255                         return;
256         }
257         if (end - 1 > ceiling - 1)
258                 return;
259
260         pud = pud_offset(p4d, start);
261         p4d_clear(p4d);
262         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
263         mm_dec_nr_puds(tlb->mm);
264 }
265
266 static inline void free_p4d_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
267                                 unsigned long addr, unsigned long end,
268                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
269 {
270         p4d_t *p4d;
271         unsigned long next;
272         unsigned long start;
273
274         start = addr;
275         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
276         do {
277                 next = p4d_addr_end(addr, end);
278                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
279                         continue;
280                 free_pud_range(tlb, p4d, addr, next, floor, ceiling);
281         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
282
283         start &= PGDIR_MASK;
284         if (start < floor)
285                 return;
286         if (ceiling) {
287                 ceiling &= PGDIR_MASK;
288                 if (!ceiling)
289                         return;
290         }
291         if (end - 1 > ceiling - 1)
292                 return;
293
294         p4d = p4d_offset(pgd, start);
295         pgd_clear(pgd);
296         p4d_free_tlb(tlb, p4d, start);
297 }
298
299 /*
300  * This function frees user-level page tables of a process.
301  */
302 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
303                         unsigned long addr, unsigned long end,
304                         unsigned long floor, unsigned long ceiling)
305 {
306         pgd_t *pgd;
307         unsigned long next;
308
309         /*
310          * The next few lines have given us lots of grief...
311          *
312          * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
313          * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
314          * go all the way down to the bottom just to discover that.
315          *
316          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
317          * of the address space and the top of it (using -1 for the
318          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
319          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
320          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
321          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
322          * that end 0 case should be mythical).
323          *
324          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
325          * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
326          * subsequent tests.  But what about where end is brought down
327          * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
328          *
329          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
330          * masks at different levels, in order to test whether a table
331          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
332          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
333          */
334
335         addr &= PMD_MASK;
336         if (addr < floor) {
337                 addr += PMD_SIZE;
338                 if (!addr)
339                         return;
340         }
341         if (ceiling) {
342                 ceiling &= PMD_MASK;
343                 if (!ceiling)
344                         return;
345         }
346         if (end - 1 > ceiling - 1)
347                 end -= PMD_SIZE;
348         if (addr > end - 1)
349                 return;
350         /*
351          * We add page table cache pages with PAGE_SIZE,
352          * (see pte_free_tlb()), flush the tlb if we need
353          */
354         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
355         pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
356         do {
357                 next = pgd_addr_end(addr, end);
358                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
359                         continue;
360                 free_p4d_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
361         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
362 }
363
364 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
365                    struct vm_area_struct *vma, unsigned long floor,
366                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked)
367 {
368         do {
369                 unsigned long addr = vma->vm_start;
370                 struct vm_area_struct *next;
371
372                 /*
373                  * Note: USER_PGTABLES_CEILING may be passed as ceiling and may
374                  * be 0.  This will underflow and is okay.
375                  */
376                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
377                 if (unlikely(xa_is_zero(next)))
378                         next = NULL;
379
380                 /*
381                  * Hide vma from rmap and truncate_pagecache before freeing
382                  * pgtables
383                  */
384                 if (mm_wr_locked)
385                         vma_start_write(vma);
386                 unlink_anon_vmas(vma);
387                 unlink_file_vma(vma);
388
389                 if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
390                         hugetlb_free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
391                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
392                 } else {
393                         /*
394                          * Optimization: gather nearby vmas into one call down
395                          */
396                         while (next && next->vm_start <= vma->vm_end + PMD_SIZE
397                                && !is_vm_hugetlb_page(next)) {
398                                 vma = next;
399                                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
400                                 if (unlikely(xa_is_zero(next)))
401                                         next = NULL;
402                                 if (mm_wr_locked)
403                                         vma_start_write(vma);
404                                 unlink_anon_vmas(vma);
405                                 unlink_file_vma(vma);
406                         }
407                         free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
408                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
409                 }
410                 vma = next;
411         } while (vma);
412 }
413
414 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte)
415 {
416         spinlock_t *ptl = pmd_lock(mm, pmd);
417
418         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
419                 mm_inc_nr_ptes(mm);
420                 /*
421                  * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
422                  * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
423                  * put into page tables.
424                  *
425                  * The other side of the story is the pointer chasing in the page
426                  * table walking code (when walking the page table without locking;
427                  * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
428                  * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
429                  * being the notable exception) will already guarantee loads are
430                  * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
431                  * smp_rmb() barriers in page table walking code.
432                  */
433                 smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
434                 pmd_populate(mm, pmd, *pte);
435                 *pte = NULL;
436         }
437         spin_unlock(ptl);
438 }
439
440 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
441 {
442         pgtable_t new = pte_alloc_one(mm);
443         if (!new)
444                 return -ENOMEM;
445
446         pmd_install(mm, pmd, &new);
447         if (new)
448                 pte_free(mm, new);
449         return 0;
450 }
451
452 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd)
453 {
454         pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm);
455         if (!new)
456                 return -ENOMEM;
457
458         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
459         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
460                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
461                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
462                 new = NULL;
463         }
464         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
465         if (new)
466                 pte_free_kernel(&init_mm, new);
467         return 0;
468 }
469
470 static inline void init_rss_vec(int *rss)
471 {
472         memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
473 }
474
475 static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
476 {
477         int i;
478
479         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
480                 if (rss[i])
481                         add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
482 }
483
484 /*
485  * This function is called to print an error when a bad pte
486  * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
487  * a region that doesn't allow it.
488  *
489  * The calling function must still handle the error.
490  */
491 static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
492                           pte_t pte, struct page *page)
493 {
494         pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
495         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
496         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
497         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
498         struct address_space *mapping;
499         pgoff_t index;
500         static unsigned long resume;
501         static unsigned long nr_shown;
502         static unsigned long nr_unshown;
503
504         /*
505          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
506          * or allow a steady drip of one report per second.
507          */
508         if (nr_shown == 60) {
509                 if (time_before(jiffies, resume)) {
510                         nr_unshown++;
511                         return;
512                 }
513                 if (nr_unshown) {
514                         pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
515                                  nr_unshown);
516                         nr_unshown = 0;
517                 }
518                 nr_shown = 0;
519         }
520         if (nr_shown++ == 0)
521                 resume = jiffies + 60 * HZ;
522
523         mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
524         index = linear_page_index(vma, addr);
525
526         pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
527                  current->comm,
528                  (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
529         if (page)
530                 dump_page(page, "bad pte");
531         pr_alert("addr:%px vm_flags:%08lx anon_vma:%px mapping:%px index:%lx\n",
532                  (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
533         pr_alert("file:%pD fault:%ps mmap:%ps read_folio:%ps\n",
534                  vma->vm_file,
535                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
536                  vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
537                  mapping ? mapping->a_ops->read_folio : NULL);
538         dump_stack();
539         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
540 }
541
542 /*
543  * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
544  *
545  * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
546  * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
547  * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
548  *
549  * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
550  * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
551  * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
552  * described below.
553  *
554  * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
555  * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
556  * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
557  *
558  * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
559  * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
560  * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
561  * mapping will always honor the rule
562  *
563  *      pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
564  *
565  * And for normal mappings this is false.
566  *
567  * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
568  * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
569  * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
570  * special (because none can have been COWed).
571  *
572  *
573  * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
574  *
575  * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
576  * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
577  * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
578  * normal pages by the VM. The disadvantage is that pages are refcounted
579  * (which can be slower and simply not an option for some PFNMAP users). The
580  * advantage is that we don't have to follow the strict linearity rule of
581  * PFNMAP mappings in order to support COWable mappings.
582  *
583  */
584 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
585                             pte_t pte)
586 {
587         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
588
589         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL)) {
590                 if (likely(!pte_special(pte)))
591                         goto check_pfn;
592                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
593                         return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
594                 if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
595                         return NULL;
596                 if (is_zero_pfn(pfn))
597                         return NULL;
598                 if (pte_devmap(pte))
599                 /*
600                  * NOTE: New users of ZONE_DEVICE will not set pte_devmap()
601                  * and will have refcounts incremented on their struct pages
602                  * when they are inserted into PTEs, thus they are safe to
603                  * return here. Legacy ZONE_DEVICE pages that set pte_devmap()
604                  * do not have refcounts. Example of legacy ZONE_DEVICE is
605                  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX type in pmem or virtio_fs drivers.
606                  */
607                         return NULL;
608
609                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
610                 return NULL;
611         }
612
613         /* !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case follows: */
614
615         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
616                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
617                         if (!pfn_valid(pfn))
618                                 return NULL;
619                         goto out;
620                 } else {
621                         unsigned long off;
622                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
623                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
624                                 return NULL;
625                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
626                                 return NULL;
627                 }
628         }
629
630         if (is_zero_pfn(pfn))
631                 return NULL;
632
633 check_pfn:
634         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
635                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
636                 return NULL;
637         }
638
639         /*
640          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
641          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
642          */
643 out:
644         return pfn_to_page(pfn);
645 }
646
647 struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
648                             pte_t pte)
649 {
650         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
651
652         if (page)
653                 return page_folio(page);
654         return NULL;
655 }
656
657 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
658 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
659                                 pmd_t pmd)
660 {
661         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
662
663         /*
664          * There is no pmd_special() but there may be special pmds, e.g.
665          * in a direct-access (dax) mapping, so let's just replicate the
666          * !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case from vm_normal_page() here.
667          */
668         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
669                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
670                         if (!pfn_valid(pfn))
671                                 return NULL;
672                         goto out;
673                 } else {
674                         unsigned long off;
675                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
676                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
677                                 return NULL;
678                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
679                                 return NULL;
680                 }
681         }
682
683         if (pmd_devmap(pmd))
684                 return NULL;
685         if (is_huge_zero_pmd(pmd))
686                 return NULL;
687         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn))
688                 return NULL;
689
690         /*
691          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
692          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
693          */
694 out:
695         return pfn_to_page(pfn);
696 }
697
698 struct folio *vm_normal_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
699                                   unsigned long addr, pmd_t pmd)
700 {
701         struct page *page = vm_normal_page_pmd(vma, addr, pmd);
702
703         if (page)
704                 return page_folio(page);
705         return NULL;
706 }
707 #endif
708
709 static void restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
710                                   struct page *page, unsigned long address,
711                                   pte_t *ptep)
712 {
713         struct folio *folio = page_folio(page);
714         pte_t orig_pte;
715         pte_t pte;
716         swp_entry_t entry;
717
718         orig_pte = ptep_get(ptep);
719         pte = pte_mkold(mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
720         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
721                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
722
723         entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
724         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
725                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
726         else if (is_writable_device_exclusive_entry(entry))
727                 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
728
729         VM_BUG_ON_FOLIO(pte_write(pte) && (!folio_test_anon(folio) &&
730                                            PageAnonExclusive(page)), folio);
731
732         /*
733          * No need to take a page reference as one was already
734          * created when the swap entry was made.
735          */
736         if (folio_test_anon(folio))
737                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, address, RMAP_NONE);
738         else
739                 /*
740                  * Currently device exclusive access only supports anonymous
741                  * memory so the entry shouldn't point to a filebacked page.
742                  */
743                 WARN_ON_ONCE(1);
744
745         set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, pte);
746
747         /*
748          * No need to invalidate - it was non-present before. However
749          * secondary CPUs may have mappings that need invalidating.
750          */
751         update_mmu_cache(vma, address, ptep);
752 }
753
754 /*
755  * Tries to restore an exclusive pte if the page lock can be acquired without
756  * sleeping.
757  */
758 static int
759 try_restore_exclusive_pte(pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *vma,
760                         unsigned long addr)
761 {
762         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
763         struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
764
765         if (trylock_page(page)) {
766                 restore_exclusive_pte(vma, page, addr, src_pte);
767                 unlock_page(page);
768                 return 0;
769         }
770
771         return -EBUSY;
772 }
773
774 /*
775  * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
776  * already present in the new task to be cleared in the whole range
777  * covered by this vma.
778  */
779
780 static unsigned long
781 copy_nonpresent_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
782                 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *dst_vma,
783                 struct vm_area_struct *src_vma, unsigned long addr, int *rss)
784 {
785         unsigned long vm_flags = dst_vma->vm_flags;
786         pte_t orig_pte = ptep_get(src_pte);
787         pte_t pte = orig_pte;
788         struct folio *folio;
789         struct page *page;
790         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
791
792         if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
793                 if (swap_duplicate(entry) < 0)
794                         return -EIO;
795
796                 /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
797                 if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
798                         spin_lock(&mmlist_lock);
799                         if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
800                                 list_add(&dst_mm->mmlist,
801                                                 &src_mm->mmlist);
802                         spin_unlock(&mmlist_lock);
803                 }
804                 /* Mark the swap entry as shared. */
805                 if (pte_swp_exclusive(orig_pte)) {
806                         pte = pte_swp_clear_exclusive(orig_pte);
807                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
808                 }
809                 rss[MM_SWAPENTS]++;
810         } else if (is_migration_entry(entry)) {
811                 folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
812
813                 rss[mm_counter(folio)]++;
814
815                 if (!is_readable_migration_entry(entry) &&
816                                 is_cow_mapping(vm_flags)) {
817                         /*
818                          * COW mappings require pages in both parent and child
819                          * to be set to read. A previously exclusive entry is
820                          * now shared.
821                          */
822                         entry = make_readable_migration_entry(
823                                                         swp_offset(entry));
824                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
825                         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
826                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
827                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
828                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
829                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
830                 }
831         } else if (is_device_private_entry(entry)) {
832                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
833                 folio = page_folio(page);
834
835                 /*
836                  * Update rss count even for unaddressable pages, as
837                  * they should treated just like normal pages in this
838                  * respect.
839                  *
840                  * We will likely want to have some new rss counters
841                  * for unaddressable pages, at some point. But for now
842                  * keep things as they are.
843                  */
844                 folio_get(folio);
845                 rss[mm_counter(folio)]++;
846                 /* Cannot fail as these pages cannot get pinned. */
847                 folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, src_vma);
848
849                 /*
850                  * We do not preserve soft-dirty information, because so
851                  * far, checkpoint/restore is the only feature that
852                  * requires that. And checkpoint/restore does not work
853                  * when a device driver is involved (you cannot easily
854                  * save and restore device driver state).
855                  */
856                 if (is_writable_device_private_entry(entry) &&
857                     is_cow_mapping(vm_flags)) {
858                         entry = make_readable_device_private_entry(
859                                                         swp_offset(entry));
860                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
861                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
862                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
863                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
864                 }
865         } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
866                 /*
867                  * Make device exclusive entries present by restoring the
868                  * original entry then copying as for a present pte. Device
869                  * exclusive entries currently only support private writable
870                  * (ie. COW) mappings.
871                  */
872                 VM_BUG_ON(!is_cow_mapping(src_vma->vm_flags));
873                 if (try_restore_exclusive_pte(src_pte, src_vma, addr))
874                         return -EBUSY;
875                 return -ENOENT;
876         } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
877                 pte_marker marker = copy_pte_marker(entry, dst_vma);
878
879                 if (marker)
880                         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte,
881                                    make_pte_marker(marker));
882                 return 0;
883         }
884         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
885                 pte = pte_swp_clear_uffd_wp(pte);
886         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
887         return 0;
888 }
889
890 /*
891  * Copy a present and normal page.
892  *
893  * NOTE! The usual case is that this isn't required;
894  * instead, the caller can just increase the page refcount
895  * and re-use the pte the traditional way.
896  *
897  * And if we need a pre-allocated page but don't yet have
898  * one, return a negative error to let the preallocation
899  * code know so that it can do so outside the page table
900  * lock.
901  */
902 static inline int
903 copy_present_page(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
904                   pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
905                   struct folio **prealloc, struct page *page)
906 {
907         struct folio *new_folio;
908         pte_t pte;
909
910         new_folio = *prealloc;
911         if (!new_folio)
912                 return -EAGAIN;
913
914         /*
915          * We have a prealloc page, all good!  Take it
916          * over and copy the page & arm it.
917          */
918         *prealloc = NULL;
919         copy_user_highpage(&new_folio->page, page, addr, src_vma);
920         __folio_mark_uptodate(new_folio);
921         folio_add_new_anon_rmap(new_folio, dst_vma, addr);
922         folio_add_lru_vma(new_folio, dst_vma);
923         rss[MM_ANONPAGES]++;
924
925         /* All done, just insert the new page copy in the child */
926         pte = mk_pte(&new_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
927         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), dst_vma);
928         if (userfaultfd_pte_wp(dst_vma, ptep_get(src_pte)))
929                 /* Uffd-wp needs to be delivered to dest pte as well */
930                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
931         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
932         return 0;
933 }
934
935 static __always_inline void __copy_present_ptes(struct vm_area_struct *dst_vma,
936                 struct vm_area_struct *src_vma, pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
937                 pte_t pte, unsigned long addr, int nr)
938 {
939         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
940
941         /* If it's a COW mapping, write protect it both processes. */
942         if (is_cow_mapping(src_vma->vm_flags) && pte_write(pte)) {
943                 wrprotect_ptes(src_mm, addr, src_pte, nr);
944                 pte = pte_wrprotect(pte);
945         }
946
947         /* If it's a shared mapping, mark it clean in the child. */
948         if (src_vma->vm_flags & VM_SHARED)
949                 pte = pte_mkclean(pte);
950         pte = pte_mkold(pte);
951
952         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
953                 pte = pte_clear_uffd_wp(pte);
954
955         set_ptes(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte, nr);
956 }
957
958 /*
959  * Copy one present PTE, trying to batch-process subsequent PTEs that map
960  * consecutive pages of the same folio by copying them as well.
961  *
962  * Returns -EAGAIN if one preallocated page is required to copy the next PTE.
963  * Otherwise, returns the number of copied PTEs (at least 1).
964  */
965 static inline int
966 copy_present_ptes(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
967                  pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, pte_t pte, unsigned long addr,
968                  int max_nr, int *rss, struct folio **prealloc)
969 {
970         struct page *page;
971         struct folio *folio;
972         bool any_writable;
973         fpb_t flags = 0;
974         int err, nr;
975
976         page = vm_normal_page(src_vma, addr, pte);
977         if (unlikely(!page))
978                 goto copy_pte;
979
980         folio = page_folio(page);
981
982         /*
983          * If we likely have to copy, just don't bother with batching. Make
984          * sure that the common "small folio" case is as fast as possible
985          * by keeping the batching logic separate.
986          */
987         if (unlikely(!*prealloc && folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
988                 if (src_vma->vm_flags & VM_SHARED)
989                         flags |= FPB_IGNORE_DIRTY;
990                 if (!vma_soft_dirty_enabled(src_vma))
991                         flags |= FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY;
992
993                 nr = folio_pte_batch(folio, addr, src_pte, pte, max_nr, flags,
994                                      &any_writable, NULL, NULL);
995                 folio_ref_add(folio, nr);
996                 if (folio_test_anon(folio)) {
997                         if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_ptes(folio, page,
998                                                                   nr, src_vma))) {
999                                 folio_ref_sub(folio, nr);
1000                                 return -EAGAIN;
1001                         }
1002                         rss[MM_ANONPAGES] += nr;
1003                         VM_WARN_ON_FOLIO(PageAnonExclusive(page), folio);
1004                 } else {
1005                         folio_dup_file_rmap_ptes(folio, page, nr);
1006                         rss[mm_counter_file(folio)] += nr;
1007                 }
1008                 if (any_writable)
1009                         pte = pte_mkwrite(pte, src_vma);
1010                 __copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte, pte,
1011                                     addr, nr);
1012                 return nr;
1013         }
1014
1015         folio_get(folio);
1016         if (folio_test_anon(folio)) {
1017                 /*
1018                  * If this page may have been pinned by the parent process,
1019                  * copy the page immediately for the child so that we'll always
1020                  * guarantee the pinned page won't be randomly replaced in the
1021                  * future.
1022                  */
1023                 if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, src_vma))) {
1024                         /* Page may be pinned, we have to copy. */
1025                         folio_put(folio);
1026                         err = copy_present_page(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1027                                                 addr, rss, prealloc, page);
1028                         return err ? err : 1;
1029                 }
1030                 rss[MM_ANONPAGES]++;
1031                 VM_WARN_ON_FOLIO(PageAnonExclusive(page), folio);
1032         } else {
1033                 folio_dup_file_rmap_pte(folio, page);
1034                 rss[mm_counter_file(folio)]++;
1035         }
1036
1037 copy_pte:
1038         __copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte, pte, addr, 1);
1039         return 1;
1040 }
1041
1042 static inline struct folio *folio_prealloc(struct mm_struct *src_mm,
1043                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, bool need_zero)
1044 {
1045         struct folio *new_folio;
1046
1047         if (need_zero)
1048                 new_folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, addr);
1049         else
1050                 new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma,
1051                                             addr, false);
1052
1053         if (!new_folio)
1054                 return NULL;
1055
1056         if (mem_cgroup_charge(new_folio, src_mm, GFP_KERNEL)) {
1057                 folio_put(new_folio);
1058                 return NULL;
1059         }
1060         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
1061
1062         return new_folio;
1063 }
1064
1065 static int
1066 copy_pte_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1067                pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
1068                unsigned long end)
1069 {
1070         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1071         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1072         pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
1073         pte_t *src_pte, *dst_pte;
1074         pte_t ptent;
1075         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
1076         int progress, max_nr, ret = 0;
1077         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1078         swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
1079         struct folio *prealloc = NULL;
1080         int nr;
1081
1082 again:
1083         progress = 0;
1084         init_rss_vec(rss);
1085
1086         /*
1087          * copy_pmd_range()'s prior pmd_none_or_clear_bad(src_pmd), and the
1088          * error handling here, assume that exclusive mmap_lock on dst and src
1089          * protects anon from unexpected THP transitions; with shmem and file
1090          * protected by mmap_lock-less collapse skipping areas with anon_vma
1091          * (whereas vma_needs_copy() skips areas without anon_vma).  A rework
1092          * can remove such assumptions later, but this is good enough for now.
1093          */
1094         dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
1095         if (!dst_pte) {
1096                 ret = -ENOMEM;
1097                 goto out;
1098         }
1099         src_pte = pte_offset_map_nolock(src_mm, src_pmd, addr, &src_ptl);
1100         if (!src_pte) {
1101                 pte_unmap_unlock(dst_pte, dst_ptl);
1102                 /* ret == 0 */
1103                 goto out;
1104         }
1105         spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1106         orig_src_pte = src_pte;
1107         orig_dst_pte = dst_pte;
1108         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1109
1110         do {
1111                 nr = 1;
1112
1113                 /*
1114                  * We are holding two locks at this point - either of them
1115                  * could generate latencies in another task on another CPU.
1116                  */
1117                 if (progress >= 32) {
1118                         progress = 0;
1119                         if (need_resched() ||
1120                             spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
1121                                 break;
1122                 }
1123                 ptent = ptep_get(src_pte);
1124                 if (pte_none(ptent)) {
1125                         progress++;
1126                         continue;
1127                 }
1128                 if (unlikely(!pte_present(ptent))) {
1129                         ret = copy_nonpresent_pte(dst_mm, src_mm,
1130                                                   dst_pte, src_pte,
1131                                                   dst_vma, src_vma,
1132                                                   addr, rss);
1133                         if (ret == -EIO) {
1134                                 entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
1135                                 break;
1136                         } else if (ret == -EBUSY) {
1137                                 break;
1138                         } else if (!ret) {
1139                                 progress += 8;
1140                                 continue;
1141                         }
1142                         ptent = ptep_get(src_pte);
1143                         VM_WARN_ON_ONCE(!pte_present(ptent));
1144
1145                         /*
1146                          * Device exclusive entry restored, continue by copying
1147                          * the now present pte.
1148                          */
1149                         WARN_ON_ONCE(ret != -ENOENT);
1150                 }
1151                 /* copy_present_ptes() will clear `*prealloc' if consumed */
1152                 max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1153                 ret = copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1154                                         ptent, addr, max_nr, rss, &prealloc);
1155                 /*
1156                  * If we need a pre-allocated page for this pte, drop the
1157                  * locks, allocate, and try again.
1158                  */
1159                 if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1160                         break;
1161                 if (unlikely(prealloc)) {
1162                         /*
1163                          * pre-alloc page cannot be reused by next time so as
1164                          * to strictly follow mempolicy (e.g., alloc_page_vma()
1165                          * will allocate page according to address).  This
1166                          * could only happen if one pinned pte changed.
1167                          */
1168                         folio_put(prealloc);
1169                         prealloc = NULL;
1170                 }
1171                 nr = ret;
1172                 progress += 8 * nr;
1173         } while (dst_pte += nr, src_pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr,
1174                  addr != end);
1175
1176         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1177         pte_unmap_unlock(orig_src_pte, src_ptl);
1178         add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
1179         pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
1180         cond_resched();
1181
1182         if (ret == -EIO) {
1183                 VM_WARN_ON_ONCE(!entry.val);
1184                 if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0) {
1185                         ret = -ENOMEM;
1186                         goto out;
1187                 }
1188                 entry.val = 0;
1189         } else if (ret == -EBUSY) {
1190                 goto out;
1191         } else if (ret ==  -EAGAIN) {
1192                 prealloc = folio_prealloc(src_mm, src_vma, addr, false);
1193                 if (!prealloc)
1194                         return -ENOMEM;
1195         } else if (ret < 0) {
1196                 VM_WARN_ON_ONCE(1);
1197         }
1198
1199         /* We've captured and resolved the error. Reset, try again. */
1200         ret = 0;
1201
1202         if (addr != end)
1203                 goto again;
1204 out:
1205         if (unlikely(prealloc))
1206                 folio_put(prealloc);
1207         return ret;
1208 }
1209
1210 static inline int
1211 copy_pmd_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1212                pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
1213                unsigned long end)
1214 {
1215         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1216         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1217         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1218         unsigned long next;
1219
1220         dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
1221         if (!dst_pmd)
1222                 return -ENOMEM;
1223         src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
1224         do {
1225                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1226                 if (is_swap_pmd(*src_pmd) || pmd_trans_huge(*src_pmd)
1227                         || pmd_devmap(*src_pmd)) {
1228                         int err;
1229                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE, src_vma);
1230                         err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
1231                                             addr, dst_vma, src_vma);
1232                         if (err == -ENOMEM)
1233                                 return -ENOMEM;
1234                         if (!err)
1235                                 continue;
1236                         /* fall through */
1237                 }
1238                 if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
1239                         continue;
1240                 if (copy_pte_range(dst_vma, src_vma, dst_pmd, src_pmd,
1241                                    addr, next))
1242                         return -ENOMEM;
1243         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
1244         return 0;
1245 }
1246
1247 static inline int
1248 copy_pud_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1249                p4d_t *dst_p4d, p4d_t *src_p4d, unsigned long addr,
1250                unsigned long end)
1251 {
1252         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1253         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1254         pud_t *src_pud, *dst_pud;
1255         unsigned long next;
1256
1257         dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_p4d, addr);
1258         if (!dst_pud)
1259                 return -ENOMEM;
1260         src_pud = pud_offset(src_p4d, addr);
1261         do {
1262                 next = pud_addr_end(addr, end);
1263                 if (pud_trans_huge(*src_pud) || pud_devmap(*src_pud)) {
1264                         int err;
1265
1266                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PUD_SIZE, src_vma);
1267                         err = copy_huge_pud(dst_mm, src_mm,
1268                                             dst_pud, src_pud, addr, src_vma);
1269                         if (err == -ENOMEM)
1270                                 return -ENOMEM;
1271                         if (!err)
1272                                 continue;
1273                         /* fall through */
1274                 }
1275                 if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
1276                         continue;
1277                 if (copy_pmd_range(dst_vma, src_vma, dst_pud, src_pud,
1278                                    addr, next))
1279                         return -ENOMEM;
1280         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
1281         return 0;
1282 }
1283
1284 static inline int
1285 copy_p4d_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1286                pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long addr,
1287                unsigned long end)
1288 {
1289         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1290         p4d_t *src_p4d, *dst_p4d;
1291         unsigned long next;
1292
1293         dst_p4d = p4d_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
1294         if (!dst_p4d)
1295                 return -ENOMEM;
1296         src_p4d = p4d_offset(src_pgd, addr);
1297         do {
1298                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1299                 if (p4d_none_or_clear_bad(src_p4d))
1300                         continue;
1301                 if (copy_pud_range(dst_vma, src_vma, dst_p4d, src_p4d,
1302                                    addr, next))
1303                         return -ENOMEM;
1304         } while (dst_p4d++, src_p4d++, addr = next, addr != end);
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Return true if the vma needs to copy the pgtable during this fork().  Return
1310  * false when we can speed up fork() by allowing lazy page faults later until
1311  * when the child accesses the memory range.
1312  */
1313 static bool
1314 vma_needs_copy(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1315 {
1316         /*
1317          * Always copy pgtables when dst_vma has uffd-wp enabled even if it's
1318          * file-backed (e.g. shmem). Because when uffd-wp is enabled, pgtable
1319          * contains uffd-wp protection information, that's something we can't
1320          * retrieve from page cache, and skip copying will lose those info.
1321          */
1322         if (userfaultfd_wp(dst_vma))
1323                 return true;
1324
1325         if (src_vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
1326                 return true;
1327
1328         if (src_vma->anon_vma)
1329                 return true;
1330
1331         /*
1332          * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.  Fork
1333          * becomes much lighter when there are big shared or private readonly
1334          * mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more efficient
1335          * than faulting.
1336          */
1337         return false;
1338 }
1339
1340 int
1341 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1342 {
1343         pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
1344         unsigned long next;
1345         unsigned long addr = src_vma->vm_start;
1346         unsigned long end = src_vma->vm_end;
1347         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1348         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1349         struct mmu_notifier_range range;
1350         bool is_cow;
1351         int ret;
1352
1353         if (!vma_needs_copy(dst_vma, src_vma))
1354                 return 0;
1355
1356         if (is_vm_hugetlb_page(src_vma))
1357                 return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, dst_vma, src_vma);
1358
1359         if (unlikely(src_vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
1360                 /*
1361                  * We do not free on error cases below as remove_vma
1362                  * gets called on error from higher level routine
1363                  */
1364                 ret = track_pfn_copy(src_vma);
1365                 if (ret)
1366                         return ret;
1367         }
1368
1369         /*
1370          * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
1371          * there could be a permission downgrade on the ptes of the
1372          * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
1373          * is_cow_mapping() returns true.
1374          */
1375         is_cow = is_cow_mapping(src_vma->vm_flags);
1376
1377         if (is_cow) {
1378                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
1379                                         0, src_mm, addr, end);
1380                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1381                 /*
1382                  * Disabling preemption is not needed for the write side, as
1383                  * the read side doesn't spin, but goes to the mmap_lock.
1384                  *
1385                  * Use the raw variant of the seqcount_t write API to avoid
1386                  * lockdep complaining about preemptibility.
1387                  */
1388                 vma_assert_write_locked(src_vma);
1389                 raw_write_seqcount_begin(&src_mm->write_protect_seq);
1390         }
1391
1392         ret = 0;
1393         dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
1394         src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
1395         do {
1396                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1397                 if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
1398                         continue;
1399                 if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
1400                                             addr, next))) {
1401                         untrack_pfn_clear(dst_vma);
1402                         ret = -ENOMEM;
1403                         break;
1404                 }
1405         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
1406
1407         if (is_cow) {
1408                 raw_write_seqcount_end(&src_mm->write_protect_seq);
1409                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1410         }
1411         return ret;
1412 }
1413
1414 /* Whether we should zap all COWed (private) pages too */
1415 static inline bool should_zap_cows(struct zap_details *details)
1416 {
1417         /* By default, zap all pages */
1418         if (!details)
1419                 return true;
1420
1421         /* Or, we zap COWed pages only if the caller wants to */
1422         return details->even_cows;
1423 }
1424
1425 /* Decides whether we should zap this folio with the folio pointer specified */
1426 static inline bool should_zap_folio(struct zap_details *details,
1427                                     struct folio *folio)
1428 {
1429         /* If we can make a decision without *folio.. */
1430         if (should_zap_cows(details))
1431                 return true;
1432
1433         /* Otherwise we should only zap non-anon folios */
1434         return !folio_test_anon(folio);
1435 }
1436
1437 static inline bool zap_drop_file_uffd_wp(struct zap_details *details)
1438 {
1439         if (!details)
1440                 return false;
1441
1442         return details->zap_flags & ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
1443 }
1444
1445 /*
1446  * This function makes sure that we'll replace the none pte with an uffd-wp
1447  * swap special pte marker when necessary. Must be with the pgtable lock held.
1448  */
1449 static inline void
1450 zap_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma,
1451                               unsigned long addr, pte_t *pte, int nr,
1452                               struct zap_details *details, pte_t pteval)
1453 {
1454         /* Zap on anonymous always means dropping everything */
1455         if (vma_is_anonymous(vma))
1456                 return;
1457
1458         if (zap_drop_file_uffd_wp(details))
1459                 return;
1460
1461         for (;;) {
1462                 /* the PFN in the PTE is irrelevant. */
1463                 pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, pteval);
1464                 if (--nr == 0)
1465                         break;
1466                 pte++;
1467                 addr += PAGE_SIZE;
1468         }
1469 }
1470
1471 static __always_inline void zap_present_folio_ptes(struct mmu_gather *tlb,
1472                 struct vm_area_struct *vma, struct folio *folio,
1473                 struct page *page, pte_t *pte, pte_t ptent, unsigned int nr,
1474                 unsigned long addr, struct zap_details *details, int *rss,
1475                 bool *force_flush, bool *force_break)
1476 {
1477         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1478         bool delay_rmap = false;
1479
1480         if (!folio_test_anon(folio)) {
1481                 ptent = get_and_clear_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
1482                 if (pte_dirty(ptent)) {
1483                         folio_mark_dirty(folio);
1484                         if (tlb_delay_rmap(tlb)) {
1485                                 delay_rmap = true;
1486                                 *force_flush = true;
1487                         }
1488                 }
1489                 if (pte_young(ptent) && likely(vma_has_recency(vma)))
1490                         folio_mark_accessed(folio);
1491                 rss[mm_counter(folio)] -= nr;
1492         } else {
1493                 /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
1494                 clear_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
1495                 rss[MM_ANONPAGES] -= nr;
1496         }
1497         /* Checking a single PTE in a batch is sufficient. */
1498         arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1499         tlb_remove_tlb_entries(tlb, pte, nr, addr);
1500         if (unlikely(userfaultfd_pte_wp(vma, ptent)))
1501                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, nr, details,
1502                                               ptent);
1503
1504         if (!delay_rmap) {
1505                 folio_remove_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
1506
1507                 if (unlikely(folio_mapcount(folio) < 0))
1508                         print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
1509         }
1510
1511         if (want_init_mlocked_on_free() && folio_test_mlocked(folio) &&
1512             !delay_rmap && folio_test_anon(folio)) {
1513                 kernel_init_pages(page, folio_nr_pages(folio));
1514         }
1515
1516         if (unlikely(__tlb_remove_folio_pages(tlb, page, nr, delay_rmap))) {
1517                 *force_flush = true;
1518                 *force_break = true;
1519         }
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Zap or skip at least one present PTE, trying to batch-process subsequent
1524  * PTEs that map consecutive pages of the same folio.
1525  *
1526  * Returns the number of processed (skipped or zapped) PTEs (at least 1).
1527  */
1528 static inline int zap_present_ptes(struct mmu_gather *tlb,
1529                 struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte, pte_t ptent,
1530                 unsigned int max_nr, unsigned long addr,
1531                 struct zap_details *details, int *rss, bool *force_flush,
1532                 bool *force_break)
1533 {
1534         const fpb_t fpb_flags = FPB_IGNORE_DIRTY | FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY;
1535         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1536         struct folio *folio;
1537         struct page *page;
1538         int nr;
1539
1540         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1541         if (!page) {
1542                 /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
1543                 ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1544                 arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1545                 tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1546                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptent))
1547                         zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, 1,
1548                                                       details, ptent);
1549                 ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
1550                 return 1;
1551         }
1552
1553         folio = page_folio(page);
1554         if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
1555                 return 1;
1556
1557         /*
1558          * Make sure that the common "small folio" case is as fast as possible
1559          * by keeping the batching logic separate.
1560          */
1561         if (unlikely(folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
1562                 nr = folio_pte_batch(folio, addr, pte, ptent, max_nr, fpb_flags,
1563                                      NULL, NULL, NULL);
1564
1565                 zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, nr,
1566                                        addr, details, rss, force_flush,
1567                                        force_break);
1568                 return nr;
1569         }
1570         zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, 1, addr,
1571                                details, rss, force_flush, force_break);
1572         return 1;
1573 }
1574
1575 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1576                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1577                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1578                                 struct zap_details *details)
1579 {
1580         bool force_flush = false, force_break = false;
1581         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1582         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1583         spinlock_t *ptl;
1584         pte_t *start_pte;
1585         pte_t *pte;
1586         swp_entry_t entry;
1587         int nr;
1588
1589         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
1590         init_rss_vec(rss);
1591         start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1592         if (!pte)
1593                 return addr;
1594
1595         flush_tlb_batched_pending(mm);
1596         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1597         do {
1598                 pte_t ptent = ptep_get(pte);
1599                 struct folio *folio;
1600                 struct page *page;
1601                 int max_nr;
1602
1603                 nr = 1;
1604                 if (pte_none(ptent))
1605                         continue;
1606
1607                 if (need_resched())
1608                         break;
1609
1610                 if (pte_present(ptent)) {
1611                         max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1612                         nr = zap_present_ptes(tlb, vma, pte, ptent, max_nr,
1613                                               addr, details, rss, &force_flush,
1614                                               &force_break);
1615                         if (unlikely(force_break)) {
1616                                 addr += nr * PAGE_SIZE;
1617                                 break;
1618                         }
1619                         continue;
1620                 }
1621
1622                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1623                 if (is_device_private_entry(entry) ||
1624                     is_device_exclusive_entry(entry)) {
1625                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1626                         folio = page_folio(page);
1627                         if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
1628                                 continue;
1629                         /*
1630                          * Both device private/exclusive mappings should only
1631                          * work with anonymous page so far, so we don't need to
1632                          * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
1633                          * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
1634                          */
1635                         WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
1636                         rss[mm_counter(folio)]--;
1637                         if (is_device_private_entry(entry))
1638                                 folio_remove_rmap_pte(folio, page, vma);
1639                         folio_put(folio);
1640                 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
1641                         max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1642                         nr = swap_pte_batch(pte, max_nr, ptent);
1643                         /* Genuine swap entries, hence a private anon pages */
1644                         if (!should_zap_cows(details))
1645                                 continue;
1646                         rss[MM_SWAPENTS] -= nr;
1647                         free_swap_and_cache_nr(entry, nr);
1648                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
1649                         folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
1650                         if (!should_zap_folio(details, folio))
1651                                 continue;
1652                         rss[mm_counter(folio)]--;
1653                 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
1654                         /*
1655                          * For anon: always drop the marker; for file: only
1656                          * drop the marker if explicitly requested.
1657                          */
1658                         if (!vma_is_anonymous(vma) &&
1659                             !zap_drop_file_uffd_wp(details))
1660                                 continue;
1661                 } else if (is_hwpoison_entry(entry) ||
1662                            is_poisoned_swp_entry(entry)) {
1663                         if (!should_zap_cows(details))
1664                                 continue;
1665                 } else {
1666                         /* We should have covered all the swap entry types */
1667                         pr_alert("unrecognized swap entry 0x%lx\n", entry.val);
1668                         WARN_ON_ONCE(1);
1669                 }
1670                 clear_not_present_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
1671                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, nr, details, ptent);
1672         } while (pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr, addr != end);
1673
1674         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1675         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1676
1677         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1678         if (force_flush) {
1679                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1680                 tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
1681         }
1682         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1683
1684         /*
1685          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1686          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1687          * entries before releasing the ptl), free the batched
1688          * memory too. Come back again if we didn't do everything.
1689          */
1690         if (force_flush)
1691                 tlb_flush_mmu(tlb);
1692
1693         return addr;
1694 }
1695
1696 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1697                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1698                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1699                                 struct zap_details *details)
1700 {
1701         pmd_t *pmd;
1702         unsigned long next;
1703
1704         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1705         do {
1706                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1707                 if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1708                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
1709                                 __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false, NULL);
1710                         else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
1711                                 addr = next;
1712                                 continue;
1713                         }
1714                         /* fall through */
1715                 } else if (details && details->single_folio &&
1716                            folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
1717                            next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
1718                         spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
1719                         /*
1720                          * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
1721                          * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
1722                          * but not yet decremented compound_mapcount().
1723                          */
1724                         spin_unlock(ptl);
1725                 }
1726                 if (pmd_none(*pmd)) {
1727                         addr = next;
1728                         continue;
1729                 }
1730                 addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1731                 if (addr != next)
1732                         pmd--;
1733         } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);
1734
1735         return addr;
1736 }
1737
1738 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1739                                 struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
1740                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1741                                 struct zap_details *details)
1742 {
1743         pud_t *pud;
1744         unsigned long next;
1745
1746         pud = pud_offset(p4d, addr);
1747         do {
1748                 next = pud_addr_end(addr, end);
1749                 if (pud_trans_huge(*pud) || pud_devmap(*pud)) {
1750                         if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
1751                                 mmap_assert_locked(tlb->mm);
1752                                 split_huge_pud(vma, pud, addr);
1753                         } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
1754                                 goto next;
1755                         /* fall through */
1756                 }
1757                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1758                         continue;
1759                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1760 next:
1761                 cond_resched();
1762         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1763
1764         return addr;
1765 }
1766
1767 static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
1768                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1769                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1770                                 struct zap_details *details)
1771 {
1772         p4d_t *p4d;
1773         unsigned long next;
1774
1775         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
1776         do {
1777                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1778                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
1779                         continue;
1780                 next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
1781         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
1782
1783         return addr;
1784 }
1785
1786 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1787                              struct vm_area_struct *vma,
1788                              unsigned long addr, unsigned long end,
1789                              struct zap_details *details)
1790 {
1791         pgd_t *pgd;
1792         unsigned long next;
1793
1794         BUG_ON(addr >= end);
1795         tlb_start_vma(tlb, vma);
1796         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1797         do {
1798                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1799                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1800                         continue;
1801                 next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1802         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1803         tlb_end_vma(tlb, vma);
1804 }
1805
1806
1807 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1808                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1809                 unsigned long end_addr,
1810                 struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
1811 {
1812         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1813         unsigned long end;
1814
1815         if (start >= vma->vm_end)
1816                 return;
1817         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1818         if (end <= vma->vm_start)
1819                 return;
1820
1821         if (vma->vm_file)
1822                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1823
1824         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1825                 untrack_pfn(vma, 0, 0, mm_wr_locked);
1826
1827         if (start != end) {
1828                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1829                         /*
1830                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1831                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1832                          * However, vm_file will be NULL in the error
1833                          * cleanup path of mmap_region. When
1834                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1835                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1836                          * before calling this function to clean up.
1837                          * Since no pte has actually been setup, it is
1838                          * safe to do nothing in this case.
1839                          */
1840                         if (vma->vm_file) {
1841                                 zap_flags_t zap_flags = details ?
1842                                     details->zap_flags : 0;
1843                                 __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end,
1844                                                              NULL, zap_flags);
1845                         }
1846                 } else
1847                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1848         }
1849 }
1850
1851 /**
1852  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1853  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1854  * @mas: the maple state
1855  * @vma: the starting vma
1856  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1857  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1858  * @tree_end: The maximum index to check
1859  * @mm_wr_locked: lock flag
1860  *
1861  * Unmap all pages in the vma list.
1862  *
1863  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1864  *
1865  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1866  *
1867  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1868  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1869  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1870  * drops the lock and schedules.
1871  */
1872 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
1873                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1874                 unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
1875                 bool mm_wr_locked)
1876 {
1877         struct mmu_notifier_range range;
1878         struct zap_details details = {
1879                 .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
1880                 /* Careful - we need to zap private pages too! */
1881                 .even_cows = true,
1882         };
1883
1884         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
1885                                 start_addr, end_addr);
1886         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1887         do {
1888                 unsigned long start = start_addr;
1889                 unsigned long end = end_addr;
1890                 hugetlb_zap_begin(vma, &start, &end);
1891                 unmap_single_vma(tlb, vma, start, end, &details,
1892                                  mm_wr_locked);
1893                 hugetlb_zap_end(vma, &details);
1894                 vma = mas_find(mas, tree_end - 1);
1895         } while (vma && likely(!xa_is_zero(vma)));
1896         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1897 }
1898
1899 /**
1900  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1901  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1902  * @address: starting address of pages to zap
1903  * @size: number of bytes to zap
1904  * @details: details of shared cache invalidation
1905  *
1906  * The range must fit into one VMA.
1907  */
1908 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1909                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1910 {
1911         const unsigned long end = address + size;
1912         struct mmu_notifier_range range;
1913         struct mmu_gather tlb;
1914
1915         lru_add_drain();
1916         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1917                                 address, end);
1918         hugetlb_zap_begin(vma, &range.start, &range.end);
1919         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
1920         update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
1921         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1922         /*
1923          * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
1924          * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
1925          */
1926         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details, false);
1927         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1928         tlb_finish_mmu(&tlb);
1929         hugetlb_zap_end(vma, details);
1930 }
1931
1932 /**
1933  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1934  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1935  * @address: starting address of pages to zap
1936  * @size: number of bytes to zap
1937  *
1938  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1939  *
1940  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1941  *
1942  */
1943 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1944                 unsigned long size)
1945 {
1946         if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
1947                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1948                 return;
1949
1950         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1951 }
1952 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1953
1954 static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1955 {
1956         pgd_t *pgd;
1957         p4d_t *p4d;
1958         pud_t *pud;
1959         pmd_t *pmd;
1960
1961         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1962         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
1963         if (!p4d)
1964                 return NULL;
1965         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
1966         if (!pud)
1967                 return NULL;
1968         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1969         if (!pmd)
1970                 return NULL;
1971
1972         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1973         return pmd;
1974 }
1975
1976 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1977                         spinlock_t **ptl)
1978 {
1979         pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1980
1981         if (!pmd)
1982                 return NULL;
1983         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1984 }
1985
1986 static int validate_page_before_insert(struct page *page)
1987 {
1988         struct folio *folio = page_folio(page);
1989
1990         if (folio_test_anon(folio) || folio_test_slab(folio) ||
1991             page_has_type(page))
1992                 return -EINVAL;
1993         flush_dcache_folio(folio);
1994         return 0;
1995 }
1996
1997 static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1998                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1999 {
2000         struct folio *folio = page_folio(page);
2001
2002         if (!pte_none(ptep_get(pte)))
2003                 return -EBUSY;
2004         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2005         folio_get(folio);
2006         inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio));
2007         folio_add_file_rmap_pte(folio, page, vma);
2008         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
2009         return 0;
2010 }
2011
2012 /*
2013  * This is the old fallback for page remapping.
2014  *
2015  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
2016  * old drivers should use this, and they needed to mark their
2017  * pages reserved for the old functions anyway.
2018  */
2019 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2020                         struct page *page, pgprot_t prot)
2021 {
2022         int retval;
2023         pte_t *pte;
2024         spinlock_t *ptl;
2025
2026         retval = validate_page_before_insert(page);
2027         if (retval)
2028                 goto out;
2029         retval = -ENOMEM;
2030         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
2031         if (!pte)
2032                 goto out;
2033         retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
2034         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2035 out:
2036         return retval;
2037 }
2038
2039 static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
2040                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
2041 {
2042         int err;
2043
2044         if (!page_count(page))
2045                 return -EINVAL;
2046         err = validate_page_before_insert(page);
2047         if (err)
2048                 return err;
2049         return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
2050 }
2051
2052 /* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
2053  * when inserting pages in a loop.
2054  */
2055 static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2056                         struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
2057 {
2058         pmd_t *pmd = NULL;
2059         pte_t *start_pte, *pte;
2060         spinlock_t *pte_lock;
2061         struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
2062         unsigned long curr_page_idx = 0;
2063         unsigned long remaining_pages_total = *num;
2064         unsigned long pages_to_write_in_pmd;
2065         int ret;
2066 more:
2067         ret = -EFAULT;
2068         pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
2069         if (!pmd)
2070                 goto out;
2071
2072         pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
2073                 remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));
2074
2075         /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
2076         ret = -ENOMEM;
2077         if (pte_alloc(mm, pmd))
2078                 goto out;
2079
2080         while (pages_to_write_in_pmd) {
2081                 int pte_idx = 0;
2082                 const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);
2083
2084                 start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
2085                 if (!start_pte) {
2086                         ret = -EFAULT;
2087                         goto out;
2088                 }
2089                 for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
2090                         int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
2091                                 addr, pages[curr_page_idx], prot);
2092                         if (unlikely(err)) {
2093                                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
2094                                 ret = err;
2095                                 remaining_pages_total -= pte_idx;
2096                                 goto out;
2097                         }
2098                         addr += PAGE_SIZE;
2099                         ++curr_page_idx;
2100                 }
2101                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
2102                 pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
2103                 remaining_pages_total -= batch_size;
2104         }
2105         if (remaining_pages_total)
2106                 goto more;
2107         ret = 0;
2108 out:
2109         *num = remaining_pages_total;
2110         return ret;
2111 }
2112
2113 /**
2114  * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
2115  * @vma: user vma to map to
2116  * @addr: target start user address of these pages
2117  * @pages: source kernel pages
2118  * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
2119  * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
2120  *
2121  * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
2122  *
2123  * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
2124  * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
2125  *
2126  * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
2127  */
2128 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2129                         struct page **pages, unsigned long *num)
2130 {
2131         const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;
2132
2133         if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
2134                 return -EFAULT;
2135         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2136                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2137                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2138                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2139         }
2140         /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
2141         return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
2142 }
2143 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);
2144
2145 /**
2146  * vm_insert_page - insert single page into user vma
2147  * @vma: user vma to map to
2148  * @addr: target user address of this page
2149  * @page: source kernel page
2150  *
2151  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
2152  * into a user vma.
2153  *
2154  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
2155  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
2156  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
2157  * (see split_page()).
2158  *
2159  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
2160  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
2161  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
2162  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
2163  * ask for a shared writable mapping!
2164  *
2165  * The page does not need to be reserved.
2166  *
2167  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
2168  * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
2169  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
2170  * function from other places, for example from page-fault handler.
2171  *
2172  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2173  */
2174 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2175                         struct page *page)
2176 {
2177         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2178                 return -EFAULT;
2179         if (!page_count(page))
2180                 return -EINVAL;
2181         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2182                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2183                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2184                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2185         }
2186         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
2187 }
2188 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
2189
2190 /*
2191  * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
2192  * @vma: user vma to map to
2193  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2194  * @num: number of pages in page array
2195  * @offset: user's requested vm_pgoff
2196  *
2197  * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
2198  *
2199  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2200  */
2201 static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2202                                 unsigned long num, unsigned long offset)
2203 {
2204         unsigned long count = vma_pages(vma);
2205         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2206         int ret, i;
2207
2208         /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
2209         if (offset >= num)
2210                 return -ENXIO;
2211
2212         /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
2213         if (count > num - offset)
2214                 return -ENXIO;
2215
2216         for (i = 0; i < count; i++) {
2217                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
2218                 if (ret < 0)
2219                         return ret;
2220                 uaddr += PAGE_SIZE;
2221         }
2222
2223         return 0;
2224 }
2225
2226 /**
2227  * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
2228  * @vma: user vma to map to
2229  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2230  * @num: number of pages in page array
2231  *
2232  * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
2233  * requested vm_pgoff
2234  *
2235  * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
2236  * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
2237  * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
2238  * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
2239  * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
2240  *
2241  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2242  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2243  */
2244 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2245                                 unsigned long num)
2246 {
2247         return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
2248 }
2249 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);
2250
2251 /**
2252  * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
2253  * @vma: user vma to map to
2254  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2255  * @num: number of pages in page array
2256  *
2257  * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
2258  * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
2259  * vm_pgoff.
2260  *
2261  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2262  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2263  */
2264 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2265                                 unsigned long num)
2266 {
2267         return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
2268 }
2269 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);
2270
2271 static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2272                         pfn_t pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
2273 {
2274         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2275         pte_t *pte, entry;
2276         spinlock_t *ptl;
2277
2278         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
2279         if (!pte)
2280                 return VM_FAULT_OOM;
2281         entry = ptep_get(pte);
2282         if (!pte_none(entry)) {
2283                 if (mkwrite) {
2284                         /*
2285                          * For read faults on private mappings the PFN passed
2286                          * in may not match the PFN we have mapped if the
2287                          * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
2288                          * case we are creating a writable PTE for a shared
2289                          * mapping and we expect the PFNs to match. If they
2290                          * don't match, we are likely racing with block
2291                          * allocation and mapping invalidation so just skip the
2292                          * update.
2293                          */
2294                         if (pte_pfn(entry) != pfn_t_to_pfn(pfn)) {
2295                                 WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
2296                                 goto out_unlock;
2297                         }
2298                         entry = pte_mkyoung(entry);
2299                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2300                         if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
2301                                 update_mmu_cache(vma, addr, pte);
2302                 }
2303                 goto out_unlock;
2304         }
2305
2306         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2307         if (pfn_t_devmap(pfn))
2308                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
2309         else
2310                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
2311
2312         if (mkwrite) {
2313                 entry = pte_mkyoung(entry);
2314                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2315         }
2316
2317         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
2318         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
2319
2320 out_unlock:
2321         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2322         return VM_FAULT_NOPAGE;
2323 }
2324
2325 /**
2326  * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
2327  * @vma: user vma to map to
2328  * @addr: target user address of this page
2329  * @pfn: source kernel pfn
2330  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
2331  *
2332  * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
2333  * to override pgprot on a per-page basis.
2334  *
2335  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
2336  * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
2337  * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
2338  * impractical.
2339  *
2340  * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
2341  * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
2342  * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
2343  *
2344  * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
2345  * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
2346  * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
2347  * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
2348  * if needed. (See for example mprotect()).
2349  *
2350  * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
2351  * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
2352  * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
2353  * of COW.
2354  *
2355  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2356  * Return: vm_fault_t value.
2357  */
2358 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2359                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
2360 {
2361         /*
2362          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
2363          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
2364          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
2365          * try to keep these invariants in place for everybody.
2366          */
2367         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
2368         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
2369                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
2370         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
2371         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
2372
2373         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2374                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2375
2376         if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
2377                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2378
2379         track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
2380
2381         return insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot,
2382                         false);
2383 }
2384 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);
2385
2386 /**
2387  * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
2388  * @vma: user vma to map to
2389  * @addr: target user address of this page
2390  * @pfn: source kernel pfn
2391  *
2392  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
2393  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
2394  *
2395  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
2396  * in that case the handler should return the result of this function.
2397  *
2398  * vma cannot be a COW mapping.
2399  *
2400  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
2401  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
2402  *
2403  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2404  * Return: vm_fault_t value.
2405  */
2406 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2407                         unsigned long pfn)
2408 {
2409         return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
2410 }
2411 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);
2412
2413 static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, pfn_t pfn)
2414 {
2415         /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
2416         if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
2417                 return true;
2418         if (pfn_t_devmap(pfn))
2419                 return true;
2420         if (pfn_t_special(pfn))
2421                 return true;
2422         if (is_zero_pfn(pfn_t_to_pfn(pfn)))
2423                 return true;
2424         return false;
2425 }
2426
2427 static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
2428                 unsigned long addr, pfn_t pfn, bool mkwrite)
2429 {
2430         pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
2431         int err;
2432
2433         BUG_ON(!vm_mixed_ok(vma, pfn));
2434
2435         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2436                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2437
2438         track_pfn_insert(vma, &pgprot, pfn);
2439
2440         if (!pfn_modify_allowed(pfn_t_to_pfn(pfn), pgprot))
2441                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2442
2443         /*
2444          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
2445          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
2446          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
2447          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
2448          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
2449          */
2450         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) &&
2451             !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
2452                 struct page *page;
2453
2454                 /*
2455                  * At this point we are committed to insert_page()
2456                  * regardless of whether the caller specified flags that
2457                  * result in pfn_t_has_page() == false.
2458                  */
2459                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
2460                 err = insert_page(vma, addr, page, pgprot);
2461         } else {
2462                 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
2463         }
2464
2465         if (err == -ENOMEM)
2466                 return VM_FAULT_OOM;
2467         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2468                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2469
2470         return VM_FAULT_NOPAGE;
2471 }
2472
2473 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2474                 pfn_t pfn)
2475 {
2476         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
2477 }
2478 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);
2479
2480 /*
2481  *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
2482  *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
2483  *  the same entry was actually inserted.
2484  */
2485 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2486                 unsigned long addr, pfn_t pfn)
2487 {
2488         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
2489 }
2490 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed_mkwrite);
2491
2492 /*
2493  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
2494  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
2495  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
2496  */
2497 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2498                         unsigned long addr, unsigned long end,
2499                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2500 {
2501         pte_t *pte, *mapped_pte;
2502         spinlock_t *ptl;
2503         int err = 0;
2504
2505         mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2506         if (!pte)
2507                 return -ENOMEM;
2508         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2509         do {
2510                 BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
2511                 if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
2512                         err = -EACCES;
2513                         break;
2514                 }
2515                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
2516                 pfn++;
2517         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2518         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2519         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2520         return err;
2521 }
2522
2523 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2524                         unsigned long addr, unsigned long end,
2525                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2526 {
2527         pmd_t *pmd;
2528         unsigned long next;
2529         int err;
2530
2531         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2532         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
2533         if (!pmd)
2534                 return -ENOMEM;
2535         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
2536         do {
2537                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2538                 err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2539                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2540                 if (err)
2541                         return err;
2542         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2543         return 0;
2544 }
2545
2546 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2547                         unsigned long addr, unsigned long end,
2548                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2549 {
2550         pud_t *pud;
2551         unsigned long next;
2552         int err;
2553
2554         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2555         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
2556         if (!pud)
2557                 return -ENOMEM;
2558         do {
2559                 next = pud_addr_end(addr, end);
2560                 err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2561                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2562                 if (err)
2563                         return err;
2564         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2565         return 0;
2566 }
2567
2568 static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2569                         unsigned long addr, unsigned long end,
2570                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2571 {
2572         p4d_t *p4d;
2573         unsigned long next;
2574         int err;
2575
2576         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2577         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
2578         if (!p4d)
2579                 return -ENOMEM;
2580         do {
2581                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2582                 err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2583                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2584                 if (err)
2585                         return err;
2586         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2587         return 0;
2588 }
2589
2590 /*
2591  * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
2592  * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
2593  */
2594 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2595                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2596 {
2597         pgd_t *pgd;
2598         unsigned long next;
2599         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2600         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2601         int err;
2602
2603         if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
2604                 return -EINVAL;
2605
2606         /*
2607          * Physically remapped pages are special. Tell the
2608          * rest of the world about it:
2609          *   VM_IO tells people not to look at these pages
2610          *      (accesses can have side effects).
2611          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
2612          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
2613          *      with them.
2614          *   VM_DONTEXPAND
2615          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
2616          *   VM_DONTDUMP
2617          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
2618          *
2619          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
2620          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
2621          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
2622          * See vm_normal_page() for details.
2623          */
2624         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
2625                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
2626                         return -EINVAL;
2627                 vma->vm_pgoff = pfn;
2628         }
2629
2630         vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
2631
2632         BUG_ON(addr >= end);
2633         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2634         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2635         flush_cache_range(vma, addr, end);
2636         do {
2637                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2638                 err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2639                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2640                 if (err)
2641                         return err;
2642         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2643
2644         return 0;
2645 }
2646
2647 /**
2648  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
2649  * @vma: user vma to map to
2650  * @addr: target page aligned user address to start at
2651  * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
2652  * @size: size of mapping area
2653  * @prot: page protection flags for this mapping
2654  *
2655  * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
2656  *
2657  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2658  */
2659 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2660                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2661 {
2662         int err;
2663
2664         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
2665         if (err)
2666                 return -EINVAL;
2667
2668         err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
2669         if (err)
2670                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size), true);
2671         return err;
2672 }
2673 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
2674
2675 /**
2676  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
2677  * @vma: user vma to map to
2678  * @start: start of the physical memory to be mapped
2679  * @len: size of area
2680  *
2681  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
2682  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
2683  * we'll figure out the rest from the vma information.
2684  *
2685  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
2686  * whatever write-combining details or similar.
2687  *
2688  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2689  */
2690 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
2691 {
2692         unsigned long vm_len, pfn, pages;
2693
2694         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
2695         if (start + len < start)
2696                 return -EINVAL;
2697         /*
2698          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
2699          * but we've historically allowed it because IO memory might
2700          * just have smaller alignment.
2701          */
2702         len += start & ~PAGE_MASK;
2703         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
2704         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2705         if (pfn + pages < pfn)
2706                 return -EINVAL;
2707
2708         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
2709         if (vma->vm_pgoff > pages)
2710                 return -EINVAL;
2711         pfn += vma->vm_pgoff;
2712         pages -= vma->vm_pgoff;
2713
2714         /* Can we fit all of the mapping? */
2715         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
2716         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
2717                 return -EINVAL;
2718
2719         /* Ok, let it rip */
2720         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
2721 }
2722 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
2723
2724 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2725                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2726                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2727                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2728 {
2729         pte_t *pte, *mapped_pte;
2730         int err = 0;
2731         spinlock_t *ptl;
2732
2733         if (create) {
2734                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2735                         pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
2736                         pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2737                 if (!pte)
2738                         return -ENOMEM;
2739         } else {
2740                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2741                         pte_offset_kernel(pmd, addr) :
2742                         pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2743                 if (!pte)
2744                         return -EINVAL;
2745         }
2746
2747         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2748
2749         if (fn) {
2750                 do {
2751                         if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
2752                                 err = fn(pte++, addr, data);
2753                                 if (err)
2754                                         break;
2755                         }
2756                 } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2757         }
2758         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
2759
2760         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2761
2762         if (mm != &init_mm)
2763                 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2764         return err;
2765 }
2766
2767 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2768                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2769                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2770                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2771 {
2772         pmd_t *pmd;
2773         unsigned long next;
2774         int err = 0;
2775
2776         BUG_ON(pud_leaf(*pud));
2777
2778         if (create) {
2779                 pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
2780                 if (!pmd)
2781                         return -ENOMEM;
2782         } else {
2783                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
2784         }
2785         do {
2786                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2787                 if (pmd_none(*pmd) && !create)
2788                         continue;
2789                 if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
2790                         return -EINVAL;
2791                 if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
2792                         if (!create)
2793                                 continue;
2794                         pmd_clear_bad(pmd);
2795                 }
2796                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2797                                          fn, data, create, mask);
2798                 if (err)
2799                         break;
2800         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2801
2802         return err;
2803 }
2804
2805 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2806                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2807                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2808                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2809 {
2810         pud_t *pud;
2811         unsigned long next;
2812         int err = 0;
2813
2814         if (create) {
2815                 pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
2816                 if (!pud)
2817                         return -ENOMEM;
2818         } else {
2819                 pud = pud_offset(p4d, addr);
2820         }
2821         do {
2822                 next = pud_addr_end(addr, end);
2823                 if (pud_none(*pud) && !create)
2824                         continue;
2825                 if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
2826                         return -EINVAL;
2827                 if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
2828                         if (!create)
2829                                 continue;
2830                         pud_clear_bad(pud);
2831                 }
2832                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2833                                          fn, data, create, mask);
2834                 if (err)
2835                         break;
2836         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2837
2838         return err;
2839 }
2840
2841 static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2842                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2843                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2844                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2845 {
2846         p4d_t *p4d;
2847         unsigned long next;
2848         int err = 0;
2849
2850         if (create) {
2851                 p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
2852                 if (!p4d)
2853                         return -ENOMEM;
2854         } else {
2855                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
2856         }
2857         do {
2858                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2859                 if (p4d_none(*p4d) && !create)
2860                         continue;
2861                 if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
2862                         return -EINVAL;
2863                 if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
2864                         if (!create)
2865                                 continue;
2866                         p4d_clear_bad(p4d);
2867                 }
2868                 err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2869                                          fn, data, create, mask);
2870                 if (err)
2871                         break;
2872         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2873
2874         return err;
2875 }
2876
2877 static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2878                                  unsigned long size, pte_fn_t fn,
2879                                  void *data, bool create)
2880 {
2881         pgd_t *pgd;
2882         unsigned long start = addr, next;
2883         unsigned long end = addr + size;
2884         pgtbl_mod_mask mask = 0;
2885         int err = 0;
2886
2887         if (WARN_ON(addr >= end))
2888                 return -EINVAL;
2889
2890         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2891         do {
2892                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2893                 if (pgd_none(*pgd) && !create)
2894                         continue;
2895                 if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
2896                         return -EINVAL;
2897                 if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
2898                         if (!create)
2899                                 continue;
2900                         pgd_clear_bad(pgd);
2901                 }
2902                 err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2903                                          fn, data, create, &mask);
2904                 if (err)
2905                         break;
2906         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2907
2908         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
2909                 arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);
2910
2911         return err;
2912 }
2913
2914 /*
2915  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
2916  * and calling a provided function on each leaf page table.
2917  */
2918 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2919                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2920 {
2921         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
2922 }
2923 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
2924
2925 /*
2926  * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
2927  * each leaf page table where it exists.
2928  *
2929  * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
2930  * where they are absent.
2931  */
2932 int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2933                                  unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2934 {
2935         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
2936 }
2937 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_existing_page_range);
2938
2939 /*
2940  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
2941  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
2942  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
2943  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
2944  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
2945  * and do_anonymous_page can safely check later on).
2946  */
2947 static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
2948 {
2949         int same = 1;
2950 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
2951         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
2952                 spin_lock(vmf->ptl);
2953                 same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
2954                 spin_unlock(vmf->ptl);
2955         }
2956 #endif
2957         pte_unmap(vmf->pte);
2958         vmf->pte = NULL;
2959         return same;
2960 }
2961
2962 /*
2963  * Return:
2964  *      0:              copied succeeded
2965  *      -EHWPOISON:     copy failed due to hwpoison in source page
2966  *      -EAGAIN:        copied failed (some other reason)
2967  */
2968 static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
2969                                       struct vm_fault *vmf)
2970 {
2971         int ret;
2972         void *kaddr;
2973         void __user *uaddr;
2974         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2975         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2976         unsigned long addr = vmf->address;
2977
2978         if (likely(src)) {
2979                 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma)) {
2980                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
2981                         return -EHWPOISON;
2982                 }
2983                 return 0;
2984         }
2985
2986         /*
2987          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
2988          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
2989          * just copying from the original user address. If that
2990          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
2991          */
2992         kaddr = kmap_local_page(dst);
2993         pagefault_disable();
2994         uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);
2995
2996         /*
2997          * On architectures with software "accessed" bits, we would
2998          * take a double page fault, so mark it accessed here.
2999          */
3000         vmf->pte = NULL;
3001         if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
3002                 pte_t entry;
3003
3004                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3005                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3006                         /*
3007                          * Other thread has already handled the fault
3008                          * and update local tlb only
3009                          */
3010                         if (vmf->pte)
3011                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
3012                         ret = -EAGAIN;
3013                         goto pte_unlock;
3014                 }
3015
3016                 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3017                 if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
3018                         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
3019         }
3020
3021         /*
3022          * This really shouldn't fail, because the page is there
3023          * in the page tables. But it might just be unreadable,
3024          * in which case we just give up and fill the result with
3025          * zeroes.
3026          */
3027         if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
3028                 if (vmf->pte)
3029                         goto warn;
3030
3031                 /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
3032                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3033                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3034                         /* The PTE changed under us, update local tlb */
3035                         if (vmf->pte)
3036                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
3037                         ret = -EAGAIN;
3038                         goto pte_unlock;
3039                 }
3040
3041                 /*
3042                  * The same page can be mapped back since last copy attempt.
3043                  * Try to copy again under PTL.
3044                  */
3045                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
3046                         /*
3047                          * Give a warn in case there can be some obscure
3048                          * use-case
3049                          */
3050 warn:
3051                         WARN_ON_ONCE(1);
3052                         clear_page(kaddr);
3053                 }
3054         }
3055
3056         ret = 0;
3057
3058 pte_unlock:
3059         if (vmf->pte)
3060                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3061         pagefault_enable();
3062         kunmap_local(kaddr);
3063         flush_dcache_page(dst);
3064
3065         return ret;
3066 }
3067
3068 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
3069 {
3070         struct file *vm_file = vma->vm_file;
3071
3072         if (vm_file)
3073                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
3074
3075         /*
3076          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
3077          * a default GFP_KERNEL for them.
3078          */
3079         return GFP_KERNEL;
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
3084  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
3085  *
3086  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
3087  */
3088 static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3089 {
3090         vm_fault_t ret;
3091         unsigned int old_flags = vmf->flags;
3092
3093         vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
3094
3095         if (vmf->vma->vm_file &&
3096             IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
3097                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3098
3099         ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
3100         /* Restore original flags so that caller is not surprised */
3101         vmf->flags = old_flags;
3102         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
3103                 return ret;
3104         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
3105                 folio_lock(folio);
3106                 if (!folio->mapping) {
3107                         folio_unlock(folio);
3108                         return 0; /* retry */
3109                 }
3110                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
3111         } else
3112                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
3113         return ret;
3114 }
3115
3116 /*
3117  * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
3118  *
3119  * The function expects the page to be locked and unlocks it.
3120  */
3121 static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
3122 {
3123         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3124         struct address_space *mapping;
3125         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3126         bool dirtied;
3127         bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;
3128
3129         dirtied = folio_mark_dirty(folio);
3130         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
3131         /*
3132          * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
3133          * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
3134          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
3135          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
3136          */
3137         mapping = folio_raw_mapping(folio);
3138         folio_unlock(folio);
3139
3140         if (!page_mkwrite)
3141                 file_update_time(vma->vm_file);
3142
3143         /*
3144          * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
3145          *
3146          * mapping may be NULL here because some device drivers do not
3147          * set page.mapping but still dirty their pages
3148          *
3149          * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
3150          * is pinning the mapping, as per above.
3151          */
3152         if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
3153                 struct file *fpin;
3154
3155                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
3156                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3157                 if (fpin) {
3158                         fput(fpin);
3159                         return VM_FAULT_COMPLETED;
3160                 }
3161         }
3162
3163         return 0;
3164 }
3165
3166 /*
3167  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
3168  *
3169  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
3170  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
3171  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
3172  * any related book-keeping.
3173  */
3174 static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3175         __releases(vmf->ptl)
3176 {
3177         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3178         pte_t entry;
3179
3180         VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
3181
3182         if (folio) {
3183                 VM_BUG_ON(folio_test_anon(folio) &&
3184                           !PageAnonExclusive(vmf->page));
3185                 /*
3186                  * Clear the folio's cpupid information as the existing
3187                  * information potentially belongs to a now completely
3188                  * unrelated process.
3189                  */
3190                 folio_xchg_last_cpupid(folio, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
3191         }
3192
3193         flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3194         entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3195         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3196         if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
3197                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3198         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3199         count_vm_event(PGREUSE);
3200 }
3201
3202 /*
3203  * We could add a bitflag somewhere, but for now, we know that all
3204  * vm_ops that have a ->map_pages have been audited and don't need
3205  * the mmap_lock to be held.
3206  */
3207 static inline vm_fault_t vmf_can_call_fault(const struct vm_fault *vmf)
3208 {
3209         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3210
3211         if (vma->vm_ops->map_pages || !(vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK))
3212                 return 0;
3213         vma_end_read(vma);
3214         return VM_FAULT_RETRY;
3215 }
3216
3217 /**
3218  * vmf_anon_prepare - Prepare to handle an anonymous fault.
3219  * @vmf: The vm_fault descriptor passed from the fault handler.
3220  *
3221  * When preparing to insert an anonymous page into a VMA from a
3222  * fault handler, call this function rather than anon_vma_prepare().
3223  * If this vma does not already have an associated anon_vma and we are
3224  * only protected by the per-VMA lock, the caller must retry with the
3225  * mmap_lock held.  __anon_vma_prepare() will look at adjacent VMAs to
3226  * determine if this VMA can share its anon_vma, and that's not safe to
3227  * do with only the per-VMA lock held for this VMA.
3228  *
3229  * Return: 0 if fault handling can proceed.  Any other value should be
3230  * returned to the caller.
3231  */
3232 vm_fault_t vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
3233 {
3234         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3235         vm_fault_t ret = 0;
3236
3237         if (likely(vma->anon_vma))
3238                 return 0;
3239         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3240                 if (!mmap_read_trylock(vma->vm_mm)) {
3241                         vma_end_read(vma);
3242                         return VM_FAULT_RETRY;
3243                 }
3244         }
3245         if (__anon_vma_prepare(vma))
3246                 ret = VM_FAULT_OOM;
3247         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK)
3248                 mmap_read_unlock(vma->vm_mm);
3249         return ret;
3250 }
3251
3252 /*
3253  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
3254  * either due to COW or unsharing.
3255  *
3256  * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
3257  * without the ptl held.
3258  *
3259  * High level logic flow:
3260  *
3261  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
3262  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
3263  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
3264  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
3265  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
3266  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
3267  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
3268  */
3269 static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
3270 {
3271         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3272         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3273         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3274         struct folio *old_folio = NULL;
3275         struct folio *new_folio = NULL;
3276         pte_t entry;
3277         int page_copied = 0;
3278         struct mmu_notifier_range range;
3279         vm_fault_t ret;
3280         bool pfn_is_zero;
3281
3282         delayacct_wpcopy_start();
3283
3284         if (vmf->page)
3285                 old_folio = page_folio(vmf->page);
3286         ret = vmf_anon_prepare(vmf);
3287         if (unlikely(ret))
3288                 goto out;
3289
3290         pfn_is_zero = is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte));
3291         new_folio = folio_prealloc(mm, vma, vmf->address, pfn_is_zero);
3292         if (!new_folio)
3293                 goto oom;
3294
3295         if (!pfn_is_zero) {
3296                 int err;
3297
3298                 err = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
3299                 if (err) {
3300                         /*
3301                          * COW failed, if the fault was solved by other,
3302                          * it's fine. If not, userspace would re-fault on
3303                          * the same address and we will handle the fault
3304                          * from the second attempt.
3305                          * The -EHWPOISON case will not be retried.
3306                          */
3307                         folio_put(new_folio);
3308                         if (old_folio)
3309                                 folio_put(old_folio);
3310
3311                         delayacct_wpcopy_end();
3312                         return err == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
3313                 }
3314                 kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
3315         }
3316
3317         __folio_mark_uptodate(new_folio);
3318
3319         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
3320                                 vmf->address & PAGE_MASK,
3321                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
3322         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3323
3324         /*
3325          * Re-check the pte - we dropped the lock
3326          */
3327         vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
3328         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3329                 if (old_folio) {
3330                         if (!folio_test_anon(old_folio)) {
3331                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(old_folio));
3332                                 inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3333                         }
3334                 } else {
3335                         ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
3336                         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3337                 }
3338                 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3339                 entry = mk_pte(&new_folio->page, vma->vm_page_prot);
3340                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
3341                 if (unlikely(unshare)) {
3342                         if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3343                                 entry = pte_mksoft_dirty(entry);
3344                         if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3345                                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
3346                 } else {
3347                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3348                 }
3349
3350                 /*
3351                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
3352                  * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
3353                  * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
3354                  * that left a window where the new PTE could be loaded into
3355                  * some TLBs while the old PTE remains in others.
3356                  */
3357                 ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
3358                 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address);
3359                 folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
3360                 BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
3361                 set_pte_at(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
3362                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3363                 if (old_folio) {
3364                         /*
3365                          * Only after switching the pte to the new page may
3366                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
3367                          * process may come and find the rmap count decremented
3368                          * before the pte is switched to the new page, and
3369                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
3370                          * here still points into it and can be read by other
3371                          * threads.
3372                          *
3373                          * The critical issue is to order this
3374                          * folio_remove_rmap_pte() with the ptp_clear_flush
3375                          * above. Those stores are ordered by (if nothing else,)
3376                          * the barrier present in the atomic_add_negative
3377                          * in folio_remove_rmap_pte();
3378                          *
3379                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
3380                          * no process can access the old page before the
3381                          * decremented mapcount is visible. And the old page
3382                          * cannot be reused until after the decremented
3383                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
3384                          * old page will be flushed before it can be reused.
3385                          */
3386                         folio_remove_rmap_pte(old_folio, vmf->page, vma);
3387                 }
3388
3389                 /* Free the old page.. */
3390                 new_folio = old_folio;
3391                 page_copied = 1;
3392                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3393         } else if (vmf->pte) {
3394                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
3395                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3396         }
3397
3398         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3399
3400         if (new_folio)
3401                 folio_put(new_folio);
3402         if (old_folio) {
3403                 if (page_copied)
3404                         free_swap_cache(old_folio);
3405                 folio_put(old_folio);
3406         }
3407
3408         delayacct_wpcopy_end();
3409         return 0;
3410 oom:
3411         ret = VM_FAULT_OOM;
3412 out:
3413         if (old_folio)
3414                 folio_put(old_folio);
3415
3416         delayacct_wpcopy_end();
3417         return ret;
3418 }
3419
3420 /**
3421  * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
3422  *                        writeable once the page is prepared
3423  *
3424  * @vmf: structure describing the fault
3425  * @folio: the folio of vmf->page
3426  *
3427  * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
3428  * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
3429  * It handles locking of PTE and modifying it.
3430  *
3431  * The function expects the page to be locked or other protection against
3432  * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
3433  *
3434  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
3435  * we acquired PTE lock.
3436  */
3437 static vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3438 {
3439         WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
3440         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3441                                        &vmf->ptl);
3442         if (!vmf->pte)
3443                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3444         /*
3445          * We might have raced with another page fault while we released the
3446          * pte_offset_map_lock.
3447          */
3448         if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
3449                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
3450                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3451                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3452         }
3453         wp_page_reuse(vmf, folio);
3454         return 0;
3455 }
3456
3457 /*
3458  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
3459  * mapping
3460  */
3461 static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
3462 {
3463         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3464
3465         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
3466                 vm_fault_t ret;
3467
3468                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3469                 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
3470                 if (ret)
3471                         return ret;
3472
3473                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
3474                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
3475                 if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
3476                         return ret;
3477                 return finish_mkwrite_fault(vmf, NULL);
3478         }
3479         wp_page_reuse(vmf, NULL);
3480         return 0;
3481 }
3482
3483 static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3484         __releases(vmf->ptl)
3485 {
3486         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3487         vm_fault_t ret = 0;
3488
3489         folio_get(folio);
3490
3491         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3492                 vm_fault_t tmp;
3493
3494                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3495                 tmp = vmf_can_call_fault(vmf);
3496                 if (tmp) {
3497                         folio_put(folio);
3498                         return tmp;
3499                 }
3500
3501                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
3502                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
3503                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3504                         folio_put(folio);
3505                         return tmp;
3506                 }
3507                 tmp = finish_mkwrite_fault(vmf, folio);
3508                 if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
3509                         folio_unlock(folio);
3510                         folio_put(folio);
3511                         return tmp;
3512                 }
3513         } else {
3514                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3515                 folio_lock(folio);
3516         }
3517         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
3518         folio_put(folio);
3519
3520         return ret;
3521 }
3522
3523 static bool wp_can_reuse_anon_folio(struct folio *folio,
3524                                     struct vm_area_struct *vma)
3525 {
3526         /*
3527          * We could currently only reuse a subpage of a large folio if no
3528          * other subpages of the large folios are still mapped. However,
3529          * let's just consistently not reuse subpages even if we could
3530          * reuse in that scenario, and give back a large folio a bit
3531          * sooner.
3532          */
3533         if (folio_test_large(folio))
3534                 return false;
3535
3536         /*
3537          * We have to verify under folio lock: these early checks are
3538          * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
3539          * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
3540          *
3541          * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
3542          */
3543         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
3544                 return false;
3545         if (!folio_test_lru(folio))
3546                 /*
3547                  * We cannot easily detect+handle references from
3548                  * remote LRU caches or references to LRU folios.
3549                  */
3550                 lru_add_drain();
3551         if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
3552                 return false;
3553         if (!folio_trylock(folio))
3554                 return false;
3555         if (folio_test_swapcache(folio))
3556                 folio_free_swap(folio);
3557         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
3558                 folio_unlock(folio);
3559                 return false;
3560         }
3561         /*
3562          * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
3563          * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
3564          * sunglasses. Hit it.
3565          */
3566         folio_move_anon_rmap(folio, vma);
3567         folio_unlock(folio);
3568         return true;
3569 }
3570
3571 /*
3572  * This routine handles present pages, when
3573  * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
3574  * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
3575  *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
3576  *
3577  * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
3578  * shared-page counter for the old page.
3579  *
3580  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
3581  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
3582  * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
3583  * done any necessary COW.
3584  *
3585  * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
3586  * though the page will change only once the write actually happens. This
3587  * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
3588  *
3589  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3590  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
3591  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
3592  */
3593 static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
3594         __releases(vmf->ptl)
3595 {
3596         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3597         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3598         struct folio *folio = NULL;
3599         pte_t pte;
3600
3601         if (likely(!unshare)) {
3602                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
3603                         if (!userfaultfd_wp_async(vma)) {
3604                                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3605                                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
3606                         }
3607
3608                         /*
3609                          * Nothing needed (cache flush, TLB invalidations,
3610                          * etc.) because we're only removing the uffd-wp bit,
3611                          * which is completely invisible to the user.
3612                          */
3613                         pte = pte_clear_uffd_wp(ptep_get(vmf->pte));
3614
3615                         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
3616                         /*
3617                          * Update this to be prepared for following up CoW
3618                          * handling
3619                          */
3620                         vmf->orig_pte = pte;
3621                 }
3622
3623                 /*
3624                  * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
3625                  * is flushed in this case before copying.
3626                  */
3627                 if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
3628                              mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
3629                         flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
3630         }
3631
3632         vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);
3633
3634         if (vmf->page)
3635                 folio = page_folio(vmf->page);
3636
3637         /*
3638          * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
3639          * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
3640          */
3641         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
3642                 /*
3643                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
3644                  * VM_PFNMAP VMA.
3645                  *
3646                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
3647                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
3648                  */
3649                 if (!vmf->page)
3650                         return wp_pfn_shared(vmf);
3651                 return wp_page_shared(vmf, folio);
3652         }
3653
3654         /*
3655          * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
3656          * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
3657          *
3658          * If we encounter a page that is marked exclusive, we must reuse
3659          * the page without further checks.
3660          */
3661         if (folio && folio_test_anon(folio) &&
3662             (PageAnonExclusive(vmf->page) || wp_can_reuse_anon_folio(folio, vma))) {
3663                 if (!PageAnonExclusive(vmf->page))
3664                         SetPageAnonExclusive(vmf->page);
3665                 if (unlikely(unshare)) {
3666                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3667                         return 0;
3668                 }
3669                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3670                 return 0;
3671         }
3672         /*
3673          * Ok, we need to copy. Oh, well..
3674          */
3675         if (folio)
3676                 folio_get(folio);
3677
3678         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3679 #ifdef CONFIG_KSM
3680         if (folio && folio_test_ksm(folio))
3681                 count_vm_event(COW_KSM);
3682 #endif
3683         return wp_page_copy(vmf);
3684 }
3685
3686 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
3687                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
3688                 struct zap_details *details)
3689 {
3690         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
3691 }
3692
3693 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
3694                                             pgoff_t first_index,
3695                                             pgoff_t last_index,
3696                                             struct zap_details *details)
3697 {
3698         struct vm_area_struct *vma;
3699         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
3700
3701         vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
3702                 vba = vma->vm_pgoff;
3703                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
3704                 zba = max(first_index, vba);
3705                 zea = min(last_index, vea);
3706
3707                 unmap_mapping_range_vma(vma,
3708                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3709                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3710                                 details);
3711         }
3712 }
3713
3714 /**
3715  * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
3716  * @folio: The locked folio to be unmapped.
3717  *
3718  * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
3719  * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
3720  * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
3721  * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
3722  * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
3723  * to unmap it finally.
3724  */
3725 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
3726 {
3727         struct address_space *mapping = folio->mapping;
3728         struct zap_details details = { };
3729         pgoff_t first_index;
3730         pgoff_t last_index;
3731
3732         VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3733
3734         first_index = folio->index;
3735         last_index = folio_next_index(folio) - 1;
3736
3737         details.even_cows = false;
3738         details.single_folio = folio;
3739         details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
3740
3741         i_mmap_lock_read(mapping);
3742         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3743                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3744                                          last_index, &details);
3745         i_mmap_unlock_read(mapping);
3746 }
3747
3748 /**
3749  * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
3750  * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
3751  * @start: Index of first page to be unmapped.
3752  * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
3753  * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
3754  *
3755  * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
3756  * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
3757  * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
3758  * cache.
3759  */
3760 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
3761                 pgoff_t nr, bool even_cows)
3762 {
3763         struct zap_details details = { };
3764         pgoff_t first_index = start;
3765         pgoff_t last_index = start + nr - 1;
3766
3767         details.even_cows = even_cows;
3768         if (last_index < first_index)
3769                 last_index = ULONG_MAX;
3770
3771         i_mmap_lock_read(mapping);
3772         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3773                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3774                                          last_index, &details);
3775         i_mmap_unlock_read(mapping);
3776 }
3777 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);
3778
3779 /**
3780  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
3781  * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
3782  * file.
3783  *
3784  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
3785  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
3786  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
3787  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
3788  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
3789  * partial pages.
3790  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
3791  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
3792  * end of the file.
3793  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
3794  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
3795  */
3796 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
3797                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
3798 {
3799         pgoff_t hba = (pgoff_t)(holebegin) >> PAGE_SHIFT;
3800         pgoff_t hlen = ((pgoff_t)(holelen) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3801
3802         /* Check for overflow. */
3803         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
3804                 long long holeend =
3805                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3806                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
3807                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
3808         }
3809
3810         unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
3811 }
3812 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
3813
3814 /*
3815  * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
3816  */
3817 static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
3818 {
3819         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3820         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3821         struct mmu_notifier_range range;
3822         vm_fault_t ret;
3823
3824         /*
3825          * We need a reference to lock the folio because we don't hold
3826          * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
3827          * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
3828          * have been removed already. If it happens to have already
3829          * been re-allocated after being freed all we do is lock and
3830          * unlock it.
3831          */
3832         if (!folio_try_get(folio))
3833                 return 0;
3834
3835         ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3836         if (ret) {
3837                 folio_put(folio);
3838                 return ret;
3839         }
3840         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
3841                                 vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
3842                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
3843         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3844
3845         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3846                                 &vmf->ptl);
3847         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3848                 restore_exclusive_pte(vma, vmf->page, vmf->address, vmf->pte);
3849
3850         if (vmf->pte)
3851                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3852         folio_unlock(folio);
3853         folio_put(folio);
3854
3855         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
3860                                            struct vm_area_struct *vma,
3861                                            unsigned int fault_flags)
3862 {
3863         if (!folio_test_swapcache(folio))
3864                 return false;
3865         if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
3866             folio_test_mlocked(folio))
3867                 return true;
3868         /*
3869          * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3870          * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3871          * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
3872          * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
3873          */
3874         return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
3875                 folio_ref_count(folio) == 2;
3876 }
3877
3878 static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
3879 {
3880         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
3881                                        vmf->address, &vmf->ptl);
3882         if (!vmf->pte)
3883                 return 0;
3884         /*
3885          * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
3886          * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
3887          *
3888          * This should also cover the case where e.g. the pte changed
3889          * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
3890          * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
3891          */
3892         if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
3893                 pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
3894         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3895         return 0;
3896 }
3897
3898 static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
3899 {
3900         if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
3901                 return do_anonymous_page(vmf);
3902         else
3903                 return do_fault(vmf);
3904 }
3905
3906 /*
3907  * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
3908  * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
3909  */
3910 static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
3911 {
3912         /*
3913          * Just in case there're leftover special ptes even after the region
3914          * got unregistered - we can simply clear them.
3915          */
3916         if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
3917                 return pte_marker_clear(vmf);
3918
3919         return do_pte_missing(vmf);
3920 }
3921
3922 static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
3923 {
3924         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3925         unsigned long marker = pte_marker_get(entry);
3926
3927         /*
3928          * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
3929          * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
3930          */
3931         if (WARN_ON_ONCE(!marker))
3932                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3933
3934         /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
3935         if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
3936                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3937
3938         if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
3939                 return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);
3940
3941         /* This is an unknown pte marker */
3942         return VM_FAULT_SIGBUS;
3943 }
3944
3945 /*
3946  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3947  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3948  * We return with pte unmapped and unlocked.
3949  *
3950  * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
3951  * as does filemap_fault().
3952  */
3953 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
3954 {
3955         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3956         struct folio *swapcache, *folio = NULL;
3957         struct page *page;
3958         struct swap_info_struct *si = NULL;
3959         rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
3960         bool need_clear_cache = false;
3961         bool exclusive = false;
3962         swp_entry_t entry;
3963         pte_t pte;
3964         vm_fault_t ret = 0;
3965         void *shadow = NULL;
3966
3967         if (!pte_unmap_same(vmf))
3968                 goto out;
3969
3970         entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3971         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
3972                 if (is_migration_entry(entry)) {
3973                         migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3974                                              vmf->address);
3975                 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
3976                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3977                         ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
3978                 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
3979                         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3980                                 /*
3981                                  * migrate_to_ram is not yet ready to operate
3982                                  * under VMA lock.
3983                                  */
3984                                 vma_end_read(vma);
3985                                 ret = VM_FAULT_RETRY;
3986                                 goto out;
3987                         }
3988
3989                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3990                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3991                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3992                         if (unlikely(!vmf->pte ||
3993                                      !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
3994                                                         vmf->orig_pte)))
3995                                 goto unlock;
3996
3997                         /*
3998                          * Get a page reference while we know the page can't be
3999                          * freed.
4000                          */
4001                         get_page(vmf->page);
4002                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4003                         ret = vmf->page->pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
4004                         put_page(vmf->page);
4005                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
4006                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4007                 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
4008                         ret = handle_pte_marker(vmf);
4009                 } else {
4010                         print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
4011                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4012                 }
4013                 goto out;
4014         }
4015
4016         /* Prevent swapoff from happening to us. */
4017         si = get_swap_device(entry);
4018         if (unlikely(!si))
4019                 goto out;
4020
4021         folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
4022         if (folio)
4023                 page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
4024         swapcache = folio;
4025
4026         if (!folio) {
4027                 if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
4028                     __swap_count(entry) == 1) {
4029                         /*
4030                          * Prevent parallel swapin from proceeding with
4031                          * the cache flag. Otherwise, another thread may
4032                          * finish swapin first, free the entry, and swapout
4033                          * reusing the same entry. It's undetectable as
4034                          * pte_same() returns true due to entry reuse.
4035                          */
4036                         if (swapcache_prepare(entry)) {
4037                                 /* Relax a bit to prevent rapid repeated page faults */
4038                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4039                                 goto out;
4040                         }
4041                         need_clear_cache = true;
4042
4043                         /* skip swapcache */
4044                         folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0,
4045                                                 vma, vmf->address, false);
4046                         page = &folio->page;
4047                         if (folio) {
4048                                 __folio_set_locked(folio);
4049                                 __folio_set_swapbacked(folio);
4050
4051                                 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio,
4052                                                         vma->vm_mm, GFP_KERNEL,
4053                                                         entry)) {
4054                                         ret = VM_FAULT_OOM;
4055                                         goto out_page;
4056                                 }
4057                                 mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
4058
4059                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
4060                                 if (shadow)
4061                                         workingset_refault(folio, shadow);
4062
4063                                 folio_add_lru(folio);
4064
4065                                 /* To provide entry to swap_read_folio() */
4066                                 folio->swap = entry;
4067                                 swap_read_folio(folio, true, NULL);
4068                                 folio->private = NULL;
4069                         }
4070                 } else {
4071                         page = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4072                                                 vmf);
4073                         if (page)
4074                                 folio = page_folio(page);
4075                         swapcache = folio;
4076                 }
4077
4078                 if (!folio) {
4079                         /*
4080                          * Back out if somebody else faulted in this pte
4081                          * while we released the pte lock.
4082                          */
4083                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4084                                         vmf->address, &vmf->ptl);
4085                         if (likely(vmf->pte &&
4086                                    pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
4087                                 ret = VM_FAULT_OOM;
4088                         goto unlock;
4089                 }
4090
4091                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
4092                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
4093                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
4094                 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
4095         } else if (PageHWPoison(page)) {
4096                 /*
4097                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
4098                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
4099                  */
4100                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4101                 goto out_release;
4102         }
4103
4104         ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
4105         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
4106                 goto out_release;
4107
4108         if (swapcache) {
4109                 /*
4110                  * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
4111                  * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
4112                  * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
4113                  * swapcache, we need to check that the page's swap has not
4114                  * changed.
4115                  */
4116                 if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
4117                              page_swap_entry(page).val != entry.val))
4118                         goto out_page;
4119
4120                 /*
4121                  * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
4122                  * page->index of !PageKSM() pages would be nonlinear inside the
4123                  * anon VMA -- PageKSM() is lost on actual swapout.
4124                  */
4125                 folio = ksm_might_need_to_copy(folio, vma, vmf->address);
4126                 if (unlikely(!folio)) {
4127                         ret = VM_FAULT_OOM;
4128                         folio = swapcache;
4129                         goto out_page;
4130                 } else if (unlikely(folio == ERR_PTR(-EHWPOISON))) {
4131                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4132                         folio = swapcache;
4133                         goto out_page;
4134                 }
4135                 if (folio != swapcache)
4136                         page = folio_page(folio, 0);
4137
4138                 /*
4139                  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
4140                  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
4141                  * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
4142                  * caches if required.
4143                  */
4144                 if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
4145                     !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
4146                         lru_add_drain();
4147         }
4148
4149         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
4150
4151         /*
4152          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
4153          */
4154         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
4155                         &vmf->ptl);
4156         if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
4157                 goto out_nomap;
4158
4159         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
4160                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4161                 goto out_nomap;
4162         }
4163
4164         /*
4165          * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
4166          * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
4167          * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
4168          * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
4169          * check after taking the PT lock and making sure that nobody
4170          * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
4171          */
4172         BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
4173         BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
4174
4175         /*
4176          * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
4177          * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
4178          */
4179         if (!folio_test_ksm(folio)) {
4180                 exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
4181                 if (folio != swapcache) {
4182                         /*
4183                          * We have a fresh page that is not exposed to the
4184                          * swapcache -> certainly exclusive.
4185                          */
4186                         exclusive = true;
4187                 } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
4188                           data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
4189                         /*
4190                          * This is tricky: not all swap backends support
4191                          * concurrent page modifications while under writeback.
4192                          *
4193                          * So if we stumble over such a page in the swapcache
4194                          * we must not set the page exclusive, otherwise we can
4195                          * map it writable without further checks and modify it
4196                          * while still under writeback.
4197                          *
4198                          * For these problematic swap backends, simply drop the
4199                          * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
4200                          * writeback only if we fully unmapped the page and
4201                          * there are no unexpected references on the page after
4202                          * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
4203                          * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
4204                          * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
4205                          * it only R/O is fine.
4206                          */
4207                         exclusive = false;
4208                 }
4209         }
4210
4211         /*
4212          * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
4213          * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
4214          * so this must be called before swap_free().
4215          */
4216         arch_swap_restore(folio_swap(entry, folio), folio);
4217
4218         /*
4219          * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
4220          * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
4221          * yet.
4222          */
4223         swap_free(entry);
4224         if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
4225                 folio_free_swap(folio);
4226
4227         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4228         dec_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS);
4229         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4230
4231         /*
4232          * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
4233          * certainly not shared either because we just allocated them without
4234          * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
4235          * exclusivity.
4236          */
4237         if (!folio_test_ksm(folio) &&
4238             (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
4239                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4240                         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
4241                         vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
4242                 }
4243                 rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
4244         }
4245         flush_icache_page(vma, page);
4246         if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
4247                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
4248         if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
4249                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
4250         vmf->orig_pte = pte;
4251
4252         /* ksm created a completely new copy */
4253         if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
4254                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, vmf->address);
4255                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4256         } else {
4257                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, vmf->address,
4258                                         rmap_flags);
4259         }
4260
4261         VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
4262                         (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
4263         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
4264         arch_do_swap_page(vma->vm_mm, vma, vmf->address, pte, vmf->orig_pte);
4265
4266         folio_unlock(folio);
4267         if (folio != swapcache && swapcache) {
4268                 /*
4269                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
4270                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
4271                  * (to avoid false positives from pte_same). For
4272                  * further safety release the lock after the swap_free
4273                  * so that the swap count won't change under a
4274                  * parallel locked swapcache.
4275                  */
4276                 folio_unlock(swapcache);
4277                 folio_put(swapcache);
4278         }
4279
4280         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4281                 ret |= do_wp_page(vmf);
4282                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
4283                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
4284                 goto out;
4285         }
4286
4287         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4288         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4289 unlock:
4290         if (vmf->pte)
4291                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4292 out:
4293         /* Clear the swap cache pin for direct swapin after PTL unlock */
4294         if (need_clear_cache)
4295                 swapcache_clear(si, entry);
4296         if (si)
4297                 put_swap_device(si);
4298         return ret;
4299 out_nomap:
4300         if (vmf->pte)
4301                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4302 out_page:
4303         folio_unlock(folio);
4304 out_release:
4305         folio_put(folio);
4306         if (folio != swapcache && swapcache) {
4307                 folio_unlock(swapcache);
4308                 folio_put(swapcache);
4309         }
4310         if (need_clear_cache)
4311                 swapcache_clear(si, entry);
4312         if (si)
4313                 put_swap_device(si);
4314         return ret;
4315 }
4316
4317 static bool pte_range_none(pte_t *pte, int nr_pages)
4318 {
4319         int i;
4320
4321         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
4322                 if (!pte_none(ptep_get_lockless(pte + i)))
4323                         return false;
4324         }
4325
4326         return true;
4327 }
4328
4329 static struct folio *alloc_anon_folio(struct vm_fault *vmf)
4330 {
4331         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4332 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4333         unsigned long orders;
4334         struct folio *folio;
4335         unsigned long addr;
4336         pte_t *pte;
4337         gfp_t gfp;
4338         int order;
4339
4340         /*
4341          * If uffd is active for the vma we need per-page fault fidelity to
4342          * maintain the uffd semantics.
4343          */
4344         if (unlikely(userfaultfd_armed(vma)))
4345                 goto fallback;
4346
4347         /*
4348          * Get a list of all the (large) orders below PMD_ORDER that are enabled
4349          * for this vma. Then filter out the orders that can't be allocated over
4350          * the faulting address and still be fully contained in the vma.
4351          */
4352         orders = thp_vma_allowable_orders(vma, vma->vm_flags,
4353                         TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, BIT(PMD_ORDER) - 1);
4354         orders = thp_vma_suitable_orders(vma, vmf->address, orders);
4355
4356         if (!orders)
4357                 goto fallback;
4358
4359         pte = pte_offset_map(vmf->pmd, vmf->address & PMD_MASK);
4360         if (!pte)
4361                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
4362
4363         /*
4364          * Find the highest order where the aligned range is completely
4365          * pte_none(). Note that all remaining orders will be completely
4366          * pte_none().
4367          */
4368         order = highest_order(orders);
4369         while (orders) {
4370                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4371                 if (pte_range_none(pte + pte_index(addr), 1 << order))
4372                         break;
4373                 order = next_order(&orders, order);
4374         }
4375
4376         pte_unmap(pte);
4377
4378         if (!orders)
4379                 goto fallback;
4380
4381         /* Try allocating the highest of the remaining orders. */
4382         gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
4383         while (orders) {
4384                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4385                 folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr, true);
4386                 if (folio) {
4387                         if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, gfp)) {
4388                                 count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK_CHARGE);
4389                                 folio_put(folio);
4390                                 goto next;
4391                         }
4392                         folio_throttle_swaprate(folio, gfp);
4393                         clear_huge_page(&folio->page, vmf->address, 1 << order);
4394                         return folio;
4395                 }
4396 next:
4397                 count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_FAULT_FALLBACK);
4398                 order = next_order(&orders, order);
4399         }
4400
4401 fallback:
4402 #endif
4403         return folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, true);
4404 }
4405
4406 /*
4407  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4408  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
4409  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
4410  */
4411 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
4412 {
4413         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4414         unsigned long addr = vmf->address;
4415         struct folio *folio;
4416         vm_fault_t ret = 0;
4417         int nr_pages = 1;
4418         pte_t entry;
4419         int i;
4420
4421         /* File mapping without ->vm_ops ? */
4422         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
4423                 return VM_FAULT_SIGBUS;
4424
4425         /*
4426          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
4427          * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
4428          */
4429         if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
4430                 return VM_FAULT_OOM;
4431
4432         /* Use the zero-page for reads */
4433         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4434                         !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
4435                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
4436                                                 vma->vm_page_prot));
4437                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4438                                 vmf->address, &vmf->ptl);
4439                 if (!vmf->pte)
4440                         goto unlock;
4441                 if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4442                         update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4443                         goto unlock;
4444                 }
4445                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4446                 if (ret)
4447                         goto unlock;
4448                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4449                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4450                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4451                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4452                 }
4453                 goto setpte;
4454         }
4455
4456         /* Allocate our own private page. */
4457         ret = vmf_anon_prepare(vmf);
4458         if (ret)
4459                 return ret;
4460         /* Returns NULL on OOM or ERR_PTR(-EAGAIN) if we must retry the fault */
4461         folio = alloc_anon_folio(vmf);
4462         if (IS_ERR(folio))
4463                 return 0;
4464         if (!folio)
4465                 goto oom;
4466
4467         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
4468         addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr_pages * PAGE_SIZE);
4469
4470         /*
4471          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
4472          * preceding stores to the page contents become visible before
4473          * the set_pte_at() write.
4474          */
4475         __folio_mark_uptodate(folio);
4476
4477         entry = mk_pte(&folio->page, vma->vm_page_prot);
4478         entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4479         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
4480                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4481
4482         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
4483         if (!vmf->pte)
4484                 goto release;
4485         if (nr_pages == 1 && vmf_pte_changed(vmf)) {
4486                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
4487                 goto release;
4488         } else if (nr_pages > 1 && !pte_range_none(vmf->pte, nr_pages)) {
4489                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
4490                         update_mmu_tlb(vma, addr + PAGE_SIZE * i, vmf->pte + i);
4491                 goto release;
4492         }
4493
4494         ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4495         if (ret)
4496                 goto release;
4497
4498         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4499         if (userfaultfd_missing(vma)) {
4500                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4501                 folio_put(folio);
4502                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4503         }
4504
4505         folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
4506         add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr_pages);
4507 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4508         count_mthp_stat(folio_order(folio), MTHP_STAT_ANON_FAULT_ALLOC);
4509 #endif
4510         folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4511         folio_add_lru_vma(folio, vma);
4512 setpte:
4513         if (vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf))
4514                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4515         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr_pages);
4516
4517         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4518         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr_pages);
4519 unlock:
4520         if (vmf->pte)
4521                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4522         return ret;
4523 release:
4524         folio_put(folio);
4525         goto unlock;
4526 oom:
4527         return VM_FAULT_OOM;
4528 }
4529
4530 /*
4531  * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
4532  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
4533  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
4534  */
4535 static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
4536 {
4537         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4538         struct folio *folio;
4539         vm_fault_t ret;
4540
4541         /*
4542          * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
4543          * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
4544          *                              lock_page(A)
4545          *                              SetPageWriteback(A)
4546          *                              unlock_page(A)
4547          * lock_page(B)
4548          *                              lock_page(B)
4549          * pte_alloc_one
4550          *   shrink_page_list
4551          *     wait_on_page_writeback(A)
4552          *                              SetPageWriteback(B)
4553          *                              unlock_page(B)
4554          *                              # flush A, B to clear the writeback
4555          */
4556         if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
4557                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4558                 if (!vmf->prealloc_pte)
4559                         return VM_FAULT_OOM;
4560         }
4561
4562         ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
4563         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
4564                             VM_FAULT_DONE_COW)))
4565                 return ret;
4566
4567         folio = page_folio(vmf->page);
4568         if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
4569                 vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
4570                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
4571                         if (page_mapped(vmf->page))
4572                                 unmap_mapping_folio(folio);
4573                         /* Retry if a clean folio was removed from the cache. */
4574                         if (mapping_evict_folio(folio->mapping, folio))
4575                                 poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
4576                         folio_unlock(folio);
4577                 }
4578                 folio_put(folio);
4579                 vmf->page = NULL;
4580                 return poisonret;
4581         }
4582
4583         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
4584                 folio_lock(folio);
4585         else
4586                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_test_locked(folio), vmf->page);
4587
4588         return ret;
4589 }
4590
4591 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4592 static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
4593 {
4594         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4595
4596         pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
4597         /*
4598          * We are going to consume the prealloc table,
4599          * count that as nr_ptes.
4600          */
4601         mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
4602         vmf->prealloc_pte = NULL;
4603 }
4604
4605 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4606 {
4607         struct folio *folio = page_folio(page);
4608         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4609         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4610         unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
4611         pmd_t entry;
4612         vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;
4613
4614         if (!thp_vma_suitable_order(vma, haddr, PMD_ORDER))
4615                 return ret;
4616
4617         if (page != &folio->page || folio_order(folio) != HPAGE_PMD_ORDER)
4618                 return ret;
4619
4620         /*
4621          * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
4622          * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
4623          * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
4624          * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
4625          */
4626         if (unlikely(folio_test_has_hwpoisoned(folio)))
4627                 return ret;
4628
4629         /*
4630          * Archs like ppc64 need additional space to store information
4631          * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
4632          */
4633         if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
4634                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4635                 if (!vmf->prealloc_pte)
4636                         return VM_FAULT_OOM;
4637         }
4638
4639         vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
4640         if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
4641                 goto out;
4642
4643         flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);
4644
4645         entry = mk_huge_pmd(page, vma->vm_page_prot);
4646         if (write)
4647                 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
4648
4649         add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio), HPAGE_PMD_NR);
4650         folio_add_file_rmap_pmd(folio, page, vma);
4651
4652         /*
4653          * deposit and withdraw with pmd lock held
4654          */
4655         if (arch_needs_pgtable_deposit())
4656                 deposit_prealloc_pte(vmf);
4657
4658         set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);
4659
4660         update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);
4661
4662         /* fault is handled */
4663         ret = 0;
4664         count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
4665 out:
4666         spin_unlock(vmf->ptl);
4667         return ret;
4668 }
4669 #else
4670 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4671 {
4672         return VM_FAULT_FALLBACK;
4673 }
4674 #endif
4675
4676 /**
4677  * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
4678  * @vmf: Fault decription.
4679  * @folio: The folio that contains @page.
4680  * @page: The first page to create a PTE for.
4681  * @nr: The number of PTEs to create.
4682  * @addr: The first address to create a PTE for.
4683  */
4684 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
4685                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
4686 {
4687         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4688         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4689         bool prefault = in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
4690         pte_t entry;
4691
4692         flush_icache_pages(vma, page, nr);
4693         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4694
4695         if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
4696                 entry = pte_mkold(entry);
4697         else
4698                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4699
4700         if (write)
4701                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4702         if (unlikely(vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf)))
4703                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4704         /* copy-on-write page */
4705         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4706                 VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
4707                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4708                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4709         } else {
4710                 folio_add_file_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
4711         }
4712         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);
4713
4714         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
4715         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
4716 }
4717
4718 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
4719 {
4720         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
4721                 return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
4722
4723         return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
4724 }
4725
4726 /**
4727  * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
4728  *
4729  * @vmf: structure describing the fault
4730  *
4731  * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
4732  * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
4733  * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
4734  * addition.
4735  *
4736  * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
4737  * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
4738  *
4739  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
4740  */
4741 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
4742 {
4743         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4744         struct page *page;
4745         vm_fault_t ret;
4746         bool is_cow = (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4747                       !(vma->vm_flags & VM_SHARED);
4748
4749         /* Did we COW the page? */
4750         if (is_cow)
4751                 page = vmf->cow_page;
4752         else
4753                 page = vmf->page;
4754
4755         /*
4756          * check even for read faults because we might have lost our CoWed
4757          * page
4758          */
4759         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4760                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4761                 if (ret)
4762                         return ret;
4763         }
4764
4765         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4766                 if (PageTransCompound(page)) {
4767                         ret = do_set_pmd(vmf, page);
4768                         if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
4769                                 return ret;
4770                 }
4771
4772                 if (vmf->prealloc_pte)
4773                         pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
4774                 else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
4775                         return VM_FAULT_OOM;
4776         }
4777
4778         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4779                                       vmf->address, &vmf->ptl);
4780         if (!vmf->pte)
4781                 return VM_FAULT_NOPAGE;
4782
4783         /* Re-check under ptl */
4784         if (likely(!vmf_pte_changed(vmf))) {
4785                 struct folio *folio = page_folio(page);
4786                 int type = is_cow ? MM_ANONPAGES : mm_counter_file(folio);
4787
4788                 set_pte_range(vmf, folio, page, 1, vmf->address);
4789                 add_mm_counter(vma->vm_mm, type, 1);
4790                 ret = 0;
4791         } else {
4792                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4793                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4794         }
4795
4796         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4797         return ret;
4798 }
4799
4800 static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
4801         65536 >> PAGE_SHIFT;
4802
4803 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
4804 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
4805 {
4806         *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
4807         return 0;
4808 }
4809
4810 /*
4811  * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
4812  * what do_fault_around() expects to see.
4813  */
4814 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
4815 {
4816         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
4817                 return -EINVAL;
4818
4819         /*
4820          * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
4821          * at all. See should_fault_around().
4822          */
4823         val = max(val, PAGE_SIZE);
4824         fault_around_pages = rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT;
4825
4826         return 0;
4827 }
4828 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
4829                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
4830
4831 static int __init fault_around_debugfs(void)
4832 {
4833         debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
4834                                    &fault_around_bytes_fops);
4835         return 0;
4836 }
4837 late_initcall(fault_around_debugfs);
4838 #endif
4839
4840 /*
4841  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
4842  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
4843  * faults to handle.
4844  *
4845  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
4846  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
4847  *
4848  * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
4849  * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
4850  *
4851  * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
4852  * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
4853  * to PTRS_PER_PTE.
4854  *
4855  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
4856  * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
4857  * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
4858  * that we don't cross page table boundaries.
4859  */
4860 static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4861 {
4862         pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
4863         pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
4864         /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
4865         pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
4866         pgoff_t from_pte, to_pte;
4867         vm_fault_t ret;
4868
4869         /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
4870         from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
4871                        pte_off - min(pte_off, vma_off));
4872
4873         /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
4874         to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
4875                       pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;
4876
4877         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4878                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
4879                 if (!vmf->prealloc_pte)
4880                         return VM_FAULT_OOM;
4881         }
4882
4883         rcu_read_lock();
4884         ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
4885                         vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
4886                         vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
4887         rcu_read_unlock();
4888
4889         return ret;
4890 }
4891
4892 /* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
4893 static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4894 {
4895         /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
4896         if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
4897                 return false;
4898
4899         if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
4900                 return false;
4901
4902         /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
4903         return fault_around_pages > 1;
4904 }
4905
4906 static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
4907 {
4908         vm_fault_t ret = 0;
4909         struct folio *folio;
4910
4911         /*
4912          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
4913          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
4914          * something).
4915          */
4916         if (should_fault_around(vmf)) {
4917                 ret = do_fault_around(vmf);
4918                 if (ret)
4919                         return ret;
4920         }
4921
4922         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4923         if (ret)
4924                 return ret;
4925
4926         ret = __do_fault(vmf);
4927         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4928                 return ret;
4929
4930         ret |= finish_fault(vmf);
4931         folio = page_folio(vmf->page);
4932         folio_unlock(folio);
4933         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4934                 folio_put(folio);
4935         return ret;
4936 }
4937
4938 static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
4939 {
4940         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4941         struct folio *folio;
4942         vm_fault_t ret;
4943
4944         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4945         if (!ret)
4946                 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
4947         if (ret)
4948                 return ret;
4949
4950         folio = folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, false);
4951         if (!folio)
4952                 return VM_FAULT_OOM;
4953
4954         vmf->cow_page = &folio->page;
4955
4956         ret = __do_fault(vmf);
4957         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4958                 goto uncharge_out;
4959         if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
4960                 return ret;
4961
4962         copy_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma);
4963         __folio_mark_uptodate(folio);
4964
4965         ret |= finish_fault(vmf);
4966         unlock_page(vmf->page);
4967         put_page(vmf->page);
4968         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4969                 goto uncharge_out;
4970         return ret;
4971 uncharge_out:
4972         folio_put(folio);
4973         return ret;
4974 }
4975
4976 static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
4977 {
4978         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4979         vm_fault_t ret, tmp;
4980         struct folio *folio;
4981
4982         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4983         if (ret)
4984                 return ret;
4985
4986         ret = __do_fault(vmf);
4987         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4988                 return ret;
4989
4990         folio = page_folio(vmf->page);
4991
4992         /*
4993          * Check if the backing address space wants to know that the page is
4994          * about to become writable
4995          */
4996         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
4997                 folio_unlock(folio);
4998                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
4999                 if (unlikely(!tmp ||
5000                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
5001                         folio_put(folio);
5002                         return tmp;
5003                 }
5004         }
5005
5006         ret |= finish_fault(vmf);
5007         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
5008                                         VM_FAULT_RETRY))) {
5009                 folio_unlock(folio);
5010                 folio_put(folio);
5011                 return ret;
5012         }
5013
5014         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
5015         return ret;
5016 }
5017
5018 /*
5019  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
5020  * but allow concurrent faults).
5021  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5022  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5023  * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
5024  * by other thread calling munmap()).
5025  */
5026 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
5027 {
5028         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5029         struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
5030         vm_fault_t ret;
5031
5032         /*
5033          * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
5034          */
5035         if (!vma->vm_ops->fault) {
5036                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5037                                                vmf->address, &vmf->ptl);
5038                 if (unlikely(!vmf->pte))
5039                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
5040                 else {
5041                         /*
5042                          * Make sure this is not a temporary clearing of pte
5043                          * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
5044                          * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
5045                          * we don't have concurrent modification by hardware
5046                          * followed by an update.
5047                          */
5048                         if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
5049                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
5050                         else
5051                                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
5052
5053                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5054                 }
5055         } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5056                 ret = do_read_fault(vmf);
5057         else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
5058                 ret = do_cow_fault(vmf);
5059         else
5060                 ret = do_shared_fault(vmf);
5061
5062         /* preallocated pagetable is unused: free it */
5063         if (vmf->prealloc_pte) {
5064                 pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
5065                 vmf->prealloc_pte = NULL;
5066         }
5067         return ret;
5068 }
5069
5070 int numa_migrate_prep(struct folio *folio, struct vm_fault *vmf,
5071                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags)
5072 {
5073         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5074
5075         folio_get(folio);
5076
5077         /* Record the current PID acceesing VMA */
5078         vma_set_access_pid_bit(vma);
5079
5080         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
5081         if (page_nid == numa_node_id()) {
5082                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
5083                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
5084         }
5085
5086         return mpol_misplaced(folio, vmf, addr);
5087 }
5088
5089 static void numa_rebuild_single_mapping(struct vm_fault *vmf, struct vm_area_struct *vma,
5090                                         unsigned long fault_addr, pte_t *fault_pte,
5091                                         bool writable)
5092 {
5093         pte_t pte, old_pte;
5094
5095         old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, fault_addr, fault_pte);
5096         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5097         pte = pte_mkyoung(pte);
5098         if (writable)
5099                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
5100         ptep_modify_prot_commit(vma, fault_addr, fault_pte, old_pte, pte);
5101         update_mmu_cache_range(vmf, vma, fault_addr, fault_pte, 1);
5102 }
5103
5104 static void numa_rebuild_large_mapping(struct vm_fault *vmf, struct vm_area_struct *vma,
5105                                        struct folio *folio, pte_t fault_pte,
5106                                        bool ignore_writable, bool pte_write_upgrade)
5107 {
5108         int nr = pte_pfn(fault_pte) - folio_pfn(folio);
5109         unsigned long start = max(vmf->address - nr * PAGE_SIZE, vma->vm_start);
5110         unsigned long end = min(vmf->address + (folio_nr_pages(folio) - nr) * PAGE_SIZE, vma->vm_end);
5111         pte_t *start_ptep = vmf->pte - (vmf->address - start) / PAGE_SIZE;
5112         unsigned long addr;
5113
5114         /* Restore all PTEs' mapping of the large folio */
5115         for (addr = start; addr != end; start_ptep++, addr += PAGE_SIZE) {
5116                 pte_t ptent = ptep_get(start_ptep);
5117                 bool writable = false;
5118
5119                 if (!pte_present(ptent) || !pte_protnone(ptent))
5120                         continue;
5121
5122                 if (pfn_folio(pte_pfn(ptent)) != folio)
5123                         continue;
5124
5125                 if (!ignore_writable) {
5126                         ptent = pte_modify(ptent, vma->vm_page_prot);
5127                         writable = pte_write(ptent);
5128                         if (!writable && pte_write_upgrade &&
5129                             can_change_pte_writable(vma, addr, ptent))
5130                                 writable = true;
5131                 }
5132
5133                 numa_rebuild_single_mapping(vmf, vma, addr, start_ptep, writable);
5134         }
5135 }
5136
5137 static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
5138 {
5139         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5140         struct folio *folio = NULL;
5141         int nid = NUMA_NO_NODE;
5142         bool writable = false, ignore_writable = false;
5143         bool pte_write_upgrade = vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma);
5144         int last_cpupid;
5145         int target_nid;
5146         pte_t pte, old_pte;
5147         int flags = 0, nr_pages;
5148
5149         /*
5150          * The pte cannot be used safely until we verify, while holding the page
5151          * table lock, that its contents have not changed during fault handling.
5152          */
5153         spin_lock(vmf->ptl);
5154         /* Read the live PTE from the page tables: */
5155         old_pte = ptep_get(vmf->pte);
5156
5157         if (unlikely(!pte_same(old_pte, vmf->orig_pte))) {
5158                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5159                 goto out;
5160         }
5161
5162         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5163
5164         /*
5165          * Detect now whether the PTE could be writable; this information
5166          * is only valid while holding the PT lock.
5167          */
5168         writable = pte_write(pte);
5169         if (!writable && pte_write_upgrade &&
5170             can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
5171                 writable = true;
5172
5173         folio = vm_normal_folio(vma, vmf->address, pte);
5174         if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
5175                 goto out_map;
5176
5177         /*
5178          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
5179          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
5180          * the case where a mapping is writable but the process never writes
5181          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
5182          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
5183          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
5184          */
5185         if (!writable)
5186                 flags |= TNF_NO_GROUP;
5187
5188         /*
5189          * Flag if the folio is shared between multiple address spaces. This
5190          * is later used when determining whether to group tasks together
5191          */
5192         if (folio_likely_mapped_shared(folio) && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
5193                 flags |= TNF_SHARED;
5194
5195         nid = folio_nid(folio);
5196         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
5197         /*
5198          * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
5199          * to record page access time.  So use default value.
5200          */
5201         if ((sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
5202             !node_is_toptier(nid))
5203                 last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
5204         else
5205                 last_cpupid = folio_last_cpupid(folio);
5206         target_nid = numa_migrate_prep(folio, vmf, vmf->address, nid, &flags);
5207         if (target_nid == NUMA_NO_NODE) {
5208                 folio_put(folio);
5209                 goto out_map;
5210         }
5211         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5212         writable = false;
5213         ignore_writable = true;
5214
5215         /* Migrate to the requested node */
5216         if (migrate_misplaced_folio(folio, vma, target_nid)) {
5217                 nid = target_nid;
5218                 flags |= TNF_MIGRATED;
5219         } else {
5220                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
5221                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
5222                                                vmf->address, &vmf->ptl);
5223                 if (unlikely(!vmf->pte))
5224                         goto out;
5225                 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
5226                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5227                         goto out;
5228                 }
5229                 goto out_map;
5230         }
5231
5232 out:
5233         if (nid != NUMA_NO_NODE)
5234                 task_numa_fault(last_cpupid, nid, nr_pages, flags);
5235         return 0;
5236 out_map:
5237         /*
5238          * Make it present again, depending on how arch implements
5239          * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
5240          */
5241         if (folio && folio_test_large(folio))
5242                 numa_rebuild_large_mapping(vmf, vma, folio, pte, ignore_writable,
5243                                            pte_write_upgrade);
5244         else
5245                 numa_rebuild_single_mapping(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte,
5246                                             writable);
5247         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5248         goto out;
5249 }
5250
5251 static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5252 {
5253         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5254         if (vma_is_anonymous(vma))
5255                 return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
5256         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5257                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5258         return VM_FAULT_FALLBACK;
5259 }
5260
5261 /* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
5262 static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5263 {
5264         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5265         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
5266         vm_fault_t ret;
5267
5268         if (vma_is_anonymous(vma)) {
5269                 if (likely(!unshare) &&
5270                     userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd)) {
5271                         if (userfaultfd_wp_async(vmf->vma))
5272                                 goto split;
5273                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
5274                 }
5275                 return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
5276         }
5277
5278         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5279                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5280                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5281                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5282                                 return ret;
5283                 }
5284         }
5285
5286 split:
5287         /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
5288         __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false, NULL);
5289
5290         return VM_FAULT_FALLBACK;
5291 }
5292
5293 static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
5294 {
5295 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5296         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5297         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5298         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5299         if (vma_is_anonymous(vma))
5300                 return VM_FAULT_FALLBACK;
5301         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5302                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5303 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
5304         return VM_FAULT_FALLBACK;
5305 }
5306
5307 static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
5308 {
5309 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5310         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5311         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5312         vm_fault_t ret;
5313
5314         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5315         if (vma_is_anonymous(vma))
5316                 goto split;
5317         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5318                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5319                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5320                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5321                                 return ret;
5322                 }
5323         }
5324 split:
5325         /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
5326         __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
5327 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
5328         return VM_FAULT_FALLBACK;
5329 }
5330
5331 /*
5332  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
5333  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
5334  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
5335  *
5336  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
5337  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
5338  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
5339  *
5340  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
5341  * concurrent faults).
5342  *
5343  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
5344  * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5345  */
5346 static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
5347 {
5348         pte_t entry;
5349
5350         if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
5351                 /*
5352                  * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
5353                  * want to allocate huge page, and if we expose page table
5354                  * for an instant, it will be difficult to retract from
5355                  * concurrent faults and from rmap lookups.
5356                  */
5357                 vmf->pte = NULL;
5358                 vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5359         } else {
5360                 /*
5361                  * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
5362                  * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
5363                  * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
5364                  * it into a huge pmd: just retry later if so.
5365                  */
5366                 vmf->pte = pte_offset_map_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5367                                                  vmf->address, &vmf->ptl);
5368                 if (unlikely(!vmf->pte))
5369                         return 0;
5370                 vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
5371                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5372
5373                 if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
5374                         pte_unmap(vmf->pte);
5375                         vmf->pte = NULL;
5376                 }
5377         }
5378
5379         if (!vmf->pte)
5380                 return do_pte_missing(vmf);
5381
5382         if (!pte_present(vmf->orig_pte))
5383                 return do_swap_page(vmf);
5384
5385         if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
5386                 return do_numa_page(vmf);
5387
5388         spin_lock(vmf->ptl);
5389         entry = vmf->orig_pte;
5390         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
5391                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
5392                 goto unlock;
5393         }
5394         if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5395                 if (!pte_write(entry))
5396                         return do_wp_page(vmf);
5397                 else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5398                         entry = pte_mkdirty(entry);
5399         }
5400         entry = pte_mkyoung(entry);
5401         if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
5402                                 vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
5403                 update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
5404                                 vmf->pte, 1);
5405         } else {
5406                 /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
5407                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
5408                         goto unlock;
5409                 /*
5410                  * This is needed only for protection faults but the arch code
5411                  * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
5412                  * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
5413                  * with threads.
5414                  */
5415                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
5416                         flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
5417                                                      vmf->pte);
5418         }
5419 unlock:
5420         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5421         return 0;
5422 }
5423
5424 /*
5425  * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
5426  * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
5427  * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
5428  * and __folio_lock_or_retry().
5429  */
5430 static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
5431                 unsigned long address, unsigned int flags)
5432 {
5433         struct vm_fault vmf = {
5434                 .vma = vma,
5435                 .address = address & PAGE_MASK,
5436                 .real_address = address,
5437                 .flags = flags,
5438                 .pgoff = linear_page_index(vma, address),
5439                 .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
5440         };
5441         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5442         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
5443         pgd_t *pgd;
5444         p4d_t *p4d;
5445         vm_fault_t ret;
5446
5447         pgd = pgd_offset(mm, address);
5448         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
5449         if (!p4d)
5450                 return VM_FAULT_OOM;
5451
5452         vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
5453         if (!vmf.pud)
5454                 return VM_FAULT_OOM;
5455 retry_pud:
5456         if (pud_none(*vmf.pud) &&
5457             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags,
5458                                 TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, PUD_ORDER)) {
5459                 ret = create_huge_pud(&vmf);
5460                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5461                         return ret;
5462         } else {
5463                 pud_t orig_pud = *vmf.pud;
5464
5465                 barrier();
5466                 if (pud_trans_huge(orig_pud) || pud_devmap(orig_pud)) {
5467
5468                         /*
5469                          * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
5470                          * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
5471                          */
5472                         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
5473                                 ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
5474                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5475                                         return ret;
5476                         } else {
5477                                 huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
5478                                 return 0;
5479                         }
5480                 }
5481         }
5482
5483         vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
5484         if (!vmf.pmd)
5485                 return VM_FAULT_OOM;
5486
5487         /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
5488         if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
5489                 goto retry_pud;
5490
5491         if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
5492             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags,
5493                                 TVA_IN_PF | TVA_ENFORCE_SYSFS, PMD_ORDER)) {
5494                 ret = create_huge_pmd(&vmf);
5495                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5496                         return ret;
5497         } else {
5498                 vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);
5499
5500                 if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
5501                         VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5502                                           !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
5503                         if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
5504                                 pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
5505                         return 0;
5506                 }
5507                 if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd) || pmd_devmap(vmf.orig_pmd)) {
5508                         if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
5509                                 return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);
5510
5511                         if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
5512                             !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
5513                                 ret = wp_huge_pmd(&vmf);
5514                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5515                                         return ret;
5516                         } else {
5517                                 huge_pmd_set_accessed(&vmf);
5518                                 return 0;
5519                         }
5520                 }
5521         }
5522
5523         return handle_pte_fault(&vmf);
5524 }
5525
5526 /**
5527  * mm_account_fault - Do page fault accounting
5528  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
5529  * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
5530  *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
5531  *        the task who triggered this page fault.
5532  * @address: the faulted address.
5533  * @flags: the fault flags.
5534  * @ret: the fault retcode.
5535  *
5536  * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
5537  * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
5538  * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
5539  * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
5540  */
5541 static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
5542                                     unsigned long address, unsigned int flags,
5543                                     vm_fault_t ret)
5544 {
5545         bool major;
5546
5547         /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
5548         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
5549                 return;
5550
5551         /*
5552          * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
5553          * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
5554          * which ignore failed cases.
5555          */
5556         count_vm_event(PGFAULT);
5557         count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);
5558
5559         /*
5560          * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
5561          * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
5562          * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
5563          * counter.  We should use the hw profiling for that.
5564          */
5565         if (ret & VM_FAULT_ERROR)
5566                 return;
5567
5568         /*
5569          * We define the fault as a major fault when the final successful fault
5570          * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
5571          * handle it immediately previously).
5572          */
5573         major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);
5574
5575         if (major)
5576                 current->maj_flt++;
5577         else
5578                 current->min_flt++;
5579
5580         /*
5581          * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
5582          * accounting for the per thread fault counters who triggered the
5583          * fault, and we skip the perf event updates.
5584          */
5585         if (!regs)
5586                 return;
5587
5588         if (major)
5589                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
5590         else
5591                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
5592 }
5593
5594 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
5595 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5596 {
5597         /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
5598         current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
5599 }
5600
5601 static void lru_gen_exit_fault(void)
5602 {
5603         current->in_lru_fault = false;
5604 }
5605 #else
5606 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5607 {
5608 }
5609
5610 static void lru_gen_exit_fault(void)
5611 {
5612 }
5613 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5614
5615 static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
5616                                        unsigned int *flags)
5617 {
5618         if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5619                 if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5620                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5621                 /*
5622                  * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
5623                  * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
5624                  */
5625                 if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
5626                         *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
5627         } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
5628                 /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
5629                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
5630                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5631                 /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
5632                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
5633                                  !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
5634                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5635         }
5636 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5637         /*
5638          * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
5639          * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
5640          */
5641         if (WARN_ON_ONCE((*flags &
5642                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
5643                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
5644                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
5645 #endif
5646
5647         return 0;
5648 }
5649
5650 /*
5651  * By the time we get here, we already hold the mm semaphore
5652  *
5653  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5654  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5655  */
5656 vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5657                            unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
5658 {
5659         /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
5660         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5661         vm_fault_t ret;
5662
5663         __set_current_state(TASK_RUNNING);
5664
5665         ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
5666         if (ret)
5667                 goto out;
5668
5669         if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
5670                                             flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
5671                                             flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
5672                 ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
5673                 goto out;
5674         }
5675
5676         /*
5677          * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
5678          * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
5679          */
5680         if (flags & FAULT_FLAG_USER)
5681                 mem_cgroup_enter_user_fault();
5682
5683         lru_gen_enter_fault(vma);
5684
5685         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
5686                 ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
5687         else
5688                 ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);
5689
5690         lru_gen_exit_fault();
5691
5692         if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
5693                 mem_cgroup_exit_user_fault();
5694                 /*
5695                  * The task may have entered a memcg OOM situation but
5696                  * if the allocation error was handled gracefully (no
5697                  * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
5698                  * Just clean up the OOM state peacefully.
5699                  */
5700                 if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
5701                         mem_cgroup_oom_synchronize(false);
5702         }
5703 out:
5704         mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);
5705
5706         return ret;
5707 }
5708 EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);
5709
5710 #ifdef CONFIG_LOCK_MM_AND_FIND_VMA
5711 #include <linux/extable.h>
5712
5713 static inline bool get_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5714 {
5715         if (likely(mmap_read_trylock(mm)))
5716                 return true;
5717
5718         if (regs && !user_mode(regs)) {
5719                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5720                 if (!search_exception_tables(ip))
5721                         return false;
5722         }
5723
5724         return !mmap_read_lock_killable(mm);
5725 }
5726
5727 static inline bool mmap_upgrade_trylock(struct mm_struct *mm)
5728 {
5729         /*
5730          * We don't have this operation yet.
5731          *
5732          * It should be easy enough to do: it's basically a
5733          *    atomic_long_try_cmpxchg_acquire()
5734          * from RWSEM_READER_BIAS -> RWSEM_WRITER_LOCKED, but
5735          * it also needs the proper lockdep magic etc.
5736          */
5737         return false;
5738 }
5739
5740 static inline bool upgrade_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5741 {
5742         mmap_read_unlock(mm);
5743         if (regs && !user_mode(regs)) {
5744                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5745                 if (!search_exception_tables(ip))
5746                         return false;
5747         }
5748         return !mmap_write_lock_killable(mm);
5749 }
5750
5751 /*
5752  * Helper for page fault handling.
5753  *
5754  * This is kind of equivalend to "mmap_read_lock()" followed
5755  * by "find_extend_vma()", except it's a lot more careful about
5756  * the locking (and will drop the lock on failure).
5757  *
5758  * For example, if we have a kernel bug that causes a page
5759  * fault, we don't want to just use mmap_read_lock() to get
5760  * the mm lock, because that would deadlock if the bug were
5761  * to happen while we're holding the mm lock for writing.
5762  *
5763  * So this checks the exception tables on kernel faults in
5764  * order to only do this all for instructions that are actually
5765  * expected to fault.
5766  *
5767  * We can also actually take the mm lock for writing if we
5768  * need to extend the vma, which helps the VM layer a lot.
5769  */
5770 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
5771                         unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
5772 {
5773         struct vm_area_struct *vma;
5774
5775         if (!get_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5776                 return NULL;
5777
5778         vma = find_vma(mm, addr);
5779         if (likely(vma && (vma->vm_start <= addr)))
5780                 return vma;
5781
5782         /*
5783          * Well, dang. We might still be successful, but only
5784          * if we can extend a vma to do so.
5785          */
5786         if (!vma || !(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
5787                 mmap_read_unlock(mm);
5788                 return NULL;
5789         }
5790
5791         /*
5792          * We can try to upgrade the mmap lock atomically,
5793          * in which case we can continue to use the vma
5794          * we already looked up.
5795          *
5796          * Otherwise we'll have to drop the mmap lock and
5797          * re-take it, and also look up the vma again,
5798          * re-checking it.
5799          */
5800         if (!mmap_upgrade_trylock(mm)) {
5801                 if (!upgrade_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5802                         return NULL;
5803
5804                 vma = find_vma(mm, addr);
5805                 if (!vma)
5806                         goto fail;
5807                 if (vma->vm_start <= addr)
5808                         goto success;
5809                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
5810                         goto fail;
5811         }
5812
5813         if (expand_stack_locked(vma, addr))
5814                 goto fail;
5815
5816 success:
5817         mmap_write_downgrade(mm);
5818         return vma;
5819
5820 fail:
5821         mmap_write_unlock(mm);
5822         return NULL;
5823 }
5824 #endif
5825
5826 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5827 /*
5828  * Lookup and lock a VMA under RCU protection. Returned VMA is guaranteed to be
5829  * stable and not isolated. If the VMA is not found or is being modified the
5830  * function returns NULL.
5831  */
5832 struct vm_area_struct *lock_vma_under_rcu(struct mm_struct *mm,
5833                                           unsigned long address)
5834 {
5835         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, address, address);
5836         struct vm_area_struct *vma;
5837
5838         rcu_read_lock();
5839 retry:
5840         vma = mas_walk(&mas);
5841         if (!vma)
5842                 goto inval;
5843
5844         if (!vma_start_read(vma))
5845                 goto inval;
5846
5847         /* Check since vm_start/vm_end might change before we lock the VMA */
5848         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5849                 goto inval_end_read;
5850
5851         /* Check if the VMA got isolated after we found it */
5852         if (vma->detached) {
5853                 vma_end_read(vma);
5854                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_MISS);
5855                 /* The area was replaced with another one */
5856                 goto retry;
5857         }
5858
5859         rcu_read_unlock();
5860         return vma;
5861
5862 inval_end_read:
5863         vma_end_read(vma);
5864 inval:
5865         rcu_read_unlock();
5866         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_ABORT);
5867         return NULL;
5868 }
5869 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
5870
5871 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
5872 /*
5873  * Allocate p4d page table.
5874  * We've already handled the fast-path in-line.
5875  */
5876 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
5877 {
5878         p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
5879         if (!new)
5880                 return -ENOMEM;
5881
5882         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5883         if (pgd_present(*pgd)) {        /* Another has populated it */
5884                 p4d_free(mm, new);
5885         } else {
5886                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5887                 pgd_populate(mm, pgd, new);
5888         }
5889         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5890         return 0;
5891 }
5892 #endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */
5893
5894 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
5895 /*
5896  * Allocate page upper directory.
5897  * We've already handled the fast-path in-line.
5898  */
5899 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
5900 {
5901         pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
5902         if (!new)
5903                 return -ENOMEM;
5904
5905         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5906         if (!p4d_present(*p4d)) {
5907                 mm_inc_nr_puds(mm);
5908                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5909                 p4d_populate(mm, p4d, new);
5910         } else  /* Another has populated it */
5911                 pud_free(mm, new);
5912         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5913         return 0;
5914 }
5915 #endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */
5916
5917 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
5918 /*
5919  * Allocate page middle directory.
5920  * We've already handled the fast-path in-line.
5921  */
5922 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
5923 {
5924         spinlock_t *ptl;
5925         pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
5926         if (!new)
5927                 return -ENOMEM;
5928
5929         ptl = pud_lock(mm, pud);
5930         if (!pud_present(*pud)) {
5931                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5932                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5933                 pud_populate(mm, pud, new);
5934         } else {        /* Another has populated it */
5935                 pmd_free(mm, new);
5936         }
5937         spin_unlock(ptl);
5938         return 0;
5939 }
5940 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
5941
5942 /**
5943  * follow_pte - look up PTE at a user virtual address
5944  * @vma: the memory mapping
5945  * @address: user virtual address
5946  * @ptepp: location to store found PTE
5947  * @ptlp: location to store the lock for the PTE
5948  *
5949  * On a successful return, the pointer to the PTE is stored in @ptepp;
5950  * the corresponding lock is taken and its location is stored in @ptlp.
5951  *
5952  * The contents of the PTE are only stable until @ptlp is released using
5953  * pte_unmap_unlock(). This function will fail if the PTE is non-present.
5954  * Present PTEs may include PTEs that map refcounted pages, such as
5955  * anonymous folios in COW mappings.
5956  *
5957  * Callers must be careful when relying on PTE content after
5958  * pte_unmap_unlock(). Especially if the PTE maps a refcounted page,
5959  * callers must protect against invalidation with MMU notifiers; otherwise
5960  * access to the PFN at a later point in time can trigger use-after-free.
5961  *
5962  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
5963  * should be taken for read.
5964  *
5965  * This function must not be used to modify PTE content.
5966  *
5967  * Return: zero on success, -ve otherwise.
5968  */
5969 int follow_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5970                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp)
5971 {
5972         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5973         pgd_t *pgd;
5974         p4d_t *p4d;
5975         pud_t *pud;
5976         pmd_t *pmd;
5977         pte_t *ptep;
5978
5979         mmap_assert_locked(mm);
5980         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5981                 goto out;
5982
5983         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5984                 goto out;
5985
5986         pgd = pgd_offset(mm, address);
5987         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
5988                 goto out;
5989
5990         p4d = p4d_offset(pgd, address);
5991         if (p4d_none(*p4d) || unlikely(p4d_bad(*p4d)))
5992                 goto out;
5993
5994         pud = pud_offset(p4d, address);
5995         if (pud_none(*pud) || unlikely(pud_bad(*pud)))
5996                 goto out;
5997
5998         pmd = pmd_offset(pud, address);
5999         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
6000
6001         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp);
6002         if (!ptep)
6003                 goto out;
6004         if (!pte_present(ptep_get(ptep)))
6005                 goto unlock;
6006         *ptepp = ptep;
6007         return 0;
6008 unlock:
6009         pte_unmap_unlock(ptep, *ptlp);
6010 out:
6011         return -EINVAL;
6012 }
6013 EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pte);
6014
6015 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
6016 /**
6017  * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
6018  * @vma: the vma to access
6019  * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
6020  * @buf: buffer to read/write
6021  * @len: length of transfer
6022  * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
6023  *
6024  * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
6025  * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
6026  * not page based.
6027  */
6028 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
6029                         void *buf, int len, int write)
6030 {
6031         resource_size_t phys_addr;
6032         unsigned long prot = 0;
6033         void __iomem *maddr;
6034         pte_t *ptep, pte;
6035         spinlock_t *ptl;
6036         int offset = offset_in_page(addr);
6037         int ret = -EINVAL;
6038
6039 retry:
6040         if (follow_pte(vma, addr, &ptep, &ptl))
6041                 return -EINVAL;
6042         pte = ptep_get(ptep);
6043         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6044
6045         prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
6046         phys_addr = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
6047
6048         if ((write & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
6049                 return -EINVAL;
6050
6051         maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
6052         if (!maddr)
6053                 return -ENOMEM;
6054
6055         if (follow_pte(vma, addr, &ptep, &ptl))
6056                 goto out_unmap;
6057
6058         if (!pte_same(pte, ptep_get(ptep))) {
6059                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6060                 iounmap(maddr);
6061
6062                 goto retry;
6063         }
6064
6065         if (write)
6066                 memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
6067         else
6068                 memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
6069         ret = len;
6070         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6071 out_unmap:
6072         iounmap(maddr);
6073
6074         return ret;
6075 }
6076 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
6077 #endif
6078
6079 /*
6080  * Access another process' address space as given in mm.
6081  */
6082 static int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
6083                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6084 {
6085         void *old_buf = buf;
6086         int write = gup_flags & FOLL_WRITE;
6087
6088         if (mmap_read_lock_killable(mm))
6089                 return 0;
6090
6091         /* Untag the address before looking up the VMA */
6092         addr = untagged_addr_remote(mm, addr);
6093
6094         /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
6095         if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
6096                 return 0;
6097
6098         /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
6099         while (len) {
6100                 int bytes, offset;
6101                 void *maddr;
6102                 struct vm_area_struct *vma = NULL;
6103                 struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
6104                                                              gup_flags, &vma);
6105
6106                 if (IS_ERR(page)) {
6107                         /* We might need to expand the stack to access it */
6108                         vma = vma_lookup(mm, addr);
6109                         if (!vma) {
6110                                 vma = expand_stack(mm, addr);
6111
6112                                 /* mmap_lock was dropped on failure */
6113                                 if (!vma)
6114                                         return buf - old_buf;
6115
6116                                 /* Try again if stack expansion worked */
6117                                 continue;
6118                         }
6119
6120                         /*
6121                          * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
6122                          * we can access using slightly different code.
6123                          */
6124                         bytes = 0;
6125 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
6126                         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
6127                                 bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
6128                                                             len, write);
6129 #endif
6130                         if (bytes <= 0)
6131                                 break;
6132                 } else {
6133                         bytes = len;
6134                         offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
6135                         if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
6136                                 bytes = PAGE_SIZE-offset;
6137
6138                         maddr = kmap_local_page(page);
6139                         if (write) {
6140                                 copy_to_user_page(vma, page, addr,
6141                                                   maddr + offset, buf, bytes);
6142                                 set_page_dirty_lock(page);
6143                         } else {
6144                                 copy_from_user_page(vma, page, addr,
6145                                                     buf, maddr + offset, bytes);
6146                         }
6147                         unmap_and_put_page(page, maddr);
6148                 }
6149                 len -= bytes;
6150                 buf += bytes;
6151                 addr += bytes;
6152         }
6153         mmap_read_unlock(mm);
6154
6155         return buf - old_buf;
6156 }
6157
6158 /**
6159  * access_remote_vm - access another process' address space
6160  * @mm:         the mm_struct of the target address space
6161  * @addr:       start address to access
6162  * @buf:        source or destination buffer
6163  * @len:        number of bytes to transfer
6164  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
6165  *
6166  * The caller must hold a reference on @mm.
6167  *
6168  * Return: number of bytes copied from source to destination.
6169  */
6170 int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
6171                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6172 {
6173         return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6174 }
6175
6176 /*
6177  * Access another process' address space.
6178  * Source/target buffer must be kernel space,
6179  * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
6180  */
6181 int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
6182                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6183 {
6184         struct mm_struct *mm;
6185         int ret;
6186
6187         mm = get_task_mm(tsk);
6188         if (!mm)
6189                 return 0;
6190
6191         ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6192
6193         mmput(mm);
6194
6195         return ret;
6196 }
6197 EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);
6198
6199 /*
6200  * Print the name of a VMA.
6201  */
6202 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
6203 {
6204         struct mm_struct *mm = current->mm;
6205         struct vm_area_struct *vma;
6206
6207         /*
6208          * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
6209          */
6210         if (!mmap_read_trylock(mm))
6211                 return;
6212
6213         vma = find_vma(mm, ip);
6214         if (vma && vma->vm_file) {
6215                 struct file *f = vma->vm_file;
6216                 char *buf = (char *)__get_free_page(GFP_NOWAIT);
6217                 if (buf) {
6218                         char *p;
6219
6220                         p = file_path(f, buf, PAGE_SIZE);
6221                         if (IS_ERR(p))
6222                                 p = "?";
6223                         printk("%s%s[%lx+%lx]", prefix, kbasename(p),
6224                                         vma->vm_start,
6225                                         vma->vm_end - vma->vm_start);
6226                         free_page((unsigned long)buf);
6227                 }
6228         }
6229         mmap_read_unlock(mm);
6230 }
6231
6232 #if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6233 void __might_fault(const char *file, int line)
6234 {
6235         if (pagefault_disabled())
6236                 return;
6237         __might_sleep(file, line);
6238 #if defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6239         if (current->mm)
6240                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
6241 #endif
6242 }
6243 EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
6244 #endif
6245
6246 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
6247 /*
6248  * Process all subpages of the specified huge page with the specified
6249  * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
6250  * cache lines hot.
6251  */
6252 static inline int process_huge_page(
6253         unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page,
6254         int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
6255         void *arg)
6256 {
6257         int i, n, base, l, ret;
6258         unsigned long addr = addr_hint &
6259                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6260
6261         /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
6262         might_sleep();
6263         n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
6264         if (2 * n <= pages_per_huge_page) {
6265                 /* If target subpage in first half of huge page */
6266                 base = 0;
6267                 l = n;
6268                 /* Process subpages at the end of huge page */
6269                 for (i = pages_per_huge_page - 1; i >= 2 * n; i--) {
6270                         cond_resched();
6271                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6272                         if (ret)
6273                                 return ret;
6274                 }
6275         } else {
6276                 /* If target subpage in second half of huge page */
6277                 base = pages_per_huge_page - 2 * (pages_per_huge_page - n);
6278                 l = pages_per_huge_page - n;
6279                 /* Process subpages at the begin of huge page */
6280                 for (i = 0; i < base; i++) {
6281                         cond_resched();
6282                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6283                         if (ret)
6284                                 return ret;
6285                 }
6286         }
6287         /*
6288          * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
6289          * towards the target subpage
6290          */
6291         for (i = 0; i < l; i++) {
6292                 int left_idx = base + i;
6293                 int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;
6294
6295                 cond_resched();
6296                 ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
6297                 if (ret)
6298                         return ret;
6299                 cond_resched();
6300                 ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
6301                 if (ret)
6302                         return ret;
6303         }
6304         return 0;
6305 }
6306
6307 static void clear_gigantic_page(struct page *page,
6308                                 unsigned long addr,
6309                                 unsigned int pages_per_huge_page)
6310 {
6311         int i;
6312         struct page *p;
6313
6314         might_sleep();
6315         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6316                 p = nth_page(page, i);
6317                 cond_resched();
6318                 clear_user_highpage(p, addr + i * PAGE_SIZE);
6319         }
6320 }
6321
6322 static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6323 {
6324         struct page *page = arg;
6325
6326         clear_user_highpage(nth_page(page, idx), addr);
6327         return 0;
6328 }
6329
6330 void clear_huge_page(struct page *page,
6331                      unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page)
6332 {
6333         unsigned long addr = addr_hint &
6334                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6335
6336         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
6337                 clear_gigantic_page(page, addr, pages_per_huge_page);
6338                 return;
6339         }
6340
6341         process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, clear_subpage, page);
6342 }
6343
6344 static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
6345                                      unsigned long addr,
6346                                      struct vm_area_struct *vma,
6347                                      unsigned int pages_per_huge_page)
6348 {
6349         int i;
6350         struct page *dst_page;
6351         struct page *src_page;
6352
6353         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6354                 dst_page = folio_page(dst, i);
6355                 src_page = folio_page(src, i);
6356
6357                 cond_resched();
6358                 if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
6359                                           addr + i*PAGE_SIZE, vma)) {
6360                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src_page), 0);
6361                         return -EHWPOISON;
6362                 }
6363         }
6364         return 0;
6365 }
6366
6367 struct copy_subpage_arg {
6368         struct page *dst;
6369         struct page *src;
6370         struct vm_area_struct *vma;
6371 };
6372
6373 static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6374 {
6375         struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
6376         struct page *dst = nth_page(copy_arg->dst, idx);
6377         struct page *src = nth_page(copy_arg->src, idx);
6378
6379         if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, copy_arg->vma)) {
6380                 memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
6381                 return -EHWPOISON;
6382         }
6383         return 0;
6384 }
6385
6386 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
6387                           unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
6388 {
6389         unsigned int pages_per_huge_page = folio_nr_pages(dst);
6390         unsigned long addr = addr_hint &
6391                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6392         struct copy_subpage_arg arg = {
6393                 .dst = &dst->page,
6394                 .src = &src->page,
6395                 .vma = vma,
6396         };
6397
6398         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES))
6399                 return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr, vma,
6400                                                pages_per_huge_page);
6401
6402         return process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, copy_subpage, &arg);
6403 }
6404
6405 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
6406                            const void __user *usr_src,
6407                            bool allow_pagefault)
6408 {
6409         void *kaddr;
6410         unsigned long i, rc = 0;
6411         unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
6412         unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
6413         struct page *subpage;
6414
6415         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
6416                 subpage = folio_page(dst_folio, i);
6417                 kaddr = kmap_local_page(subpage);
6418                 if (!allow_pagefault)
6419                         pagefault_disable();
6420                 rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
6421                 if (!allow_pagefault)
6422                         pagefault_enable();
6423                 kunmap_local(kaddr);
6424
6425                 ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
6426                 if (rc)
6427                         break;
6428
6429                 flush_dcache_page(subpage);
6430
6431                 cond_resched();
6432         }
6433         return ret_val;
6434 }
6435 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
6436
6437 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
6438
6439 static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;
6440
6441 void __init ptlock_cache_init(void)
6442 {
6443         page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
6444                         SLAB_PANIC, NULL);
6445 }
6446
6447 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
6448 {
6449         spinlock_t *ptl;
6450
6451         ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
6452         if (!ptl)
6453                 return false;
6454         ptdesc->ptl = ptl;
6455         return true;
6456 }
6457
6458 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
6459 {
6460         kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
6461 }
6462 #endif
6463
6464 void vma_pgtable_walk_begin(struct vm_area_struct *vma)
6465 {
6466         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
6467                 hugetlb_vma_lock_read(vma);
6468 }
6469
6470 void vma_pgtable_walk_end(struct vm_area_struct *vma)
6471 {
6472         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
6473                 hugetlb_vma_unlock_read(vma);
6474 }