include/linux/uio.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
   2 /*
   3  *      Berkeley style UIO structures   -       Alan Cox 1994.
   4  */
   5 #ifndef __LINUX_UIO_H
   6 #define __LINUX_UIO_H
   7
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/thread_info.h>
  10 #include <linux/mm_types.h>
  11 #include <uapi/linux/uio.h>
  12
  13 struct page;
  14
  15 typedef unsigned int __bitwise iov_iter_extraction_t;
  16
  17 struct kvec {
  18         void *iov_base; /* and that should *never* hold a userland pointer */
  19         size_t iov_len;
  20 };
  21
  22 enum iter_type {
  23         /* iter types */
  24         ITER_UBUF,
  25         ITER_IOVEC,
  26         ITER_BVEC,
  27         ITER_KVEC,
  28         ITER_XARRAY,
  29         ITER_DISCARD,
  30 };
  31
  32 #define ITER_SOURCE     1       // == WRITE
  33 #define ITER_DEST       0       // == READ
  34
  35 struct iov_iter_state {
  36         size_t iov_offset;
  37         size_t count;
  38         unsigned long nr_segs;
  39 };
  40
  41 struct iov_iter {
  42         u8 iter_type;
  43         bool nofault;
  44         bool data_source;
  45         size_t iov_offset;
  46         /*
  47          * Hack alert: overlay ubuf_iovec with iovec + count, so
  48          * that the members resolve correctly regardless of the type
  49          * of iterator used. This means that you can use:
  50          *
  51          * &iter->__ubuf_iovec or iter->__iov
  52          *
  53          * interchangably for the user_backed cases, hence simplifying
  54          * some of the cases that need to deal with both.
  55          */
  56         union {
  57                 /*
  58                  * This really should be a const, but we cannot do that without
  59                  * also modifying any of the zero-filling iter init functions.
  60                  * Leave it non-const for now, but it should be treated as such.
  61                  */
  62                 struct iovec __ubuf_iovec;
  63                 struct {
  64                         union {
  65                                 /* use iter_iov() to get the current vec */
  66                                 const struct iovec *__iov;
  67                                 const struct kvec *kvec;
  68                                 const struct bio_vec *bvec;
  69                                 struct xarray *xarray;
  70                                 void __user *ubuf;
  71                         };
  72                         size_t count;
  73                 };
  74         };
  75         union {
  76                 unsigned long nr_segs;
  77                 loff_t xarray_start;
  78         };
  79 };
  80
  81 static inline const struct iovec *iter_iov(const struct iov_iter *iter)
  82 {
  83         if (iter->iter_type == ITER_UBUF)
  84                 return (const struct iovec *) &iter->__ubuf_iovec;
  85         return iter->__iov;
  86 }
  87
  88 #define iter_iov_addr(iter)     (iter_iov(iter)->iov_base + (iter)->iov_offset)
  89 #define iter_iov_len(iter)      (iter_iov(iter)->iov_len - (iter)->iov_offset)
  90
  91 static inline enum iter_type iov_iter_type(const struct iov_iter *i)
  92 {
  93         return i->iter_type;
  94 }
  95
  96 static inline void iov_iter_save_state(struct iov_iter *iter,
  97                                        struct iov_iter_state *state)
  98 {
  99         state->iov_offset = iter->iov_offset;
 100         state->count = iter->count;
 101         state->nr_segs = iter->nr_segs;
 102 }
 103
 104 static inline bool iter_is_ubuf(const struct iov_iter *i)
 105 {
 106         return iov_iter_type(i) == ITER_UBUF;
 107 }
 108
 109 static inline bool iter_is_iovec(const struct iov_iter *i)
 110 {
 111         return iov_iter_type(i) == ITER_IOVEC;
 112 }
 113
 114 static inline bool iov_iter_is_kvec(const struct iov_iter *i)
 115 {
 116         return iov_iter_type(i) == ITER_KVEC;
 117 }
 118
 119 static inline bool iov_iter_is_bvec(const struct iov_iter *i)
 120 {
 121         return iov_iter_type(i) == ITER_BVEC;
 122 }
 123
 124 static inline bool iov_iter_is_discard(const struct iov_iter *i)
 125 {
 126         return iov_iter_type(i) == ITER_DISCARD;
 127 }
 128
 129 static inline bool iov_iter_is_xarray(const struct iov_iter *i)
 130 {
 131         return iov_iter_type(i) == ITER_XARRAY;
 132 }
 133
 134 static inline unsigned char iov_iter_rw(const struct iov_iter *i)
 135 {
 136         return i->data_source ? WRITE : READ;
 137 }
 138
 139 static inline bool user_backed_iter(const struct iov_iter *i)
 140 {
 141         return iter_is_ubuf(i) || iter_is_iovec(i);
 142 }
 143
 144 /*
 145  * Total number of bytes covered by an iovec.
 146  *
 147  * NOTE that it is not safe to use this function until all the iovec's
 148  * segment lengths have been validated.  Because the individual lengths can
 149  * overflow a size_t when added together.
 150  */
 151 static inline size_t iov_length(const struct iovec *iov, unsigned long nr_segs)
 152 {
 153         unsigned long seg;
 154         size_t ret = 0;
 155
 156         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++)
 157                 ret += iov[seg].iov_len;
 158         return ret;
 159 }
 160
 161 size_t copy_page_from_iter_atomic(struct page *page, size_t offset,
 162                                   size_t bytes, struct iov_iter *i);
 163 void iov_iter_advance(struct iov_iter *i, size_t bytes);
 164 void iov_iter_revert(struct iov_iter *i, size_t bytes);
 165 size_t fault_in_iov_iter_readable(const struct iov_iter *i, size_t bytes);
 166 size_t fault_in_iov_iter_writeable(const struct iov_iter *i, size_t bytes);
 167 size_t iov_iter_single_seg_count(const struct iov_iter *i);
 168 size_t copy_page_to_iter(struct page *page, size_t offset, size_t bytes,
 169                          struct iov_iter *i);
 170 size_t copy_page_from_iter(struct page *page, size_t offset, size_t bytes,
 171                          struct iov_iter *i);
 172
 173 size_t _copy_to_iter(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 174 size_t _copy_from_iter(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 175 size_t _copy_from_iter_nocache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 176
 177 static inline size_t copy_folio_to_iter(struct folio *folio, size_t offset,
 178                 size_t bytes, struct iov_iter *i)
 179 {
 180         return copy_page_to_iter(&folio->page, offset, bytes, i);
 181 }
 182
 183 static inline size_t copy_folio_from_iter_atomic(struct folio *folio,
 184                 size_t offset, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 185 {
 186         return copy_page_from_iter_atomic(&folio->page, offset, bytes, i);
 187 }
 188
 189 size_t copy_page_to_iter_nofault(struct page *page, unsigned offset,
 190                                  size_t bytes, struct iov_iter *i);
 191
 192 static __always_inline __must_check
 193 size_t copy_to_iter(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 194 {
 195         if (check_copy_size(addr, bytes, true))
 196                 return _copy_to_iter(addr, bytes, i);
 197         return 0;
 198 }
 199
 200 static __always_inline __must_check
 201 size_t copy_from_iter(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 202 {
 203         if (check_copy_size(addr, bytes, false))
 204                 return _copy_from_iter(addr, bytes, i);
 205         return 0;
 206 }
 207
 208 static __always_inline __must_check
 209 bool copy_to_iter_full(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 210 {
 211         size_t copied = copy_to_iter(addr, bytes, i);
 212         if (likely(copied == bytes))
 213                 return true;
 214         iov_iter_revert(i, copied);
 215         return false;
 216 }
 217
 218 static __always_inline __must_check
 219 bool copy_from_iter_full(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 220 {
 221         size_t copied = copy_from_iter(addr, bytes, i);
 222         if (likely(copied == bytes))
 223                 return true;
 224         iov_iter_revert(i, copied);
 225         return false;
 226 }
 227
 228 static __always_inline __must_check
 229 size_t copy_from_iter_nocache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 230 {
 231         if (check_copy_size(addr, bytes, false))
 232                 return _copy_from_iter_nocache(addr, bytes, i);
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 static __always_inline __must_check
 237 bool copy_from_iter_full_nocache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 238 {
 239         size_t copied = copy_from_iter_nocache(addr, bytes, i);
 240         if (likely(copied == bytes))
 241                 return true;
 242         iov_iter_revert(i, copied);
 243         return false;
 244 }
 245
 246 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_UACCESS_FLUSHCACHE
 247 /*
 248  * Note, users like pmem that depend on the stricter semantics of
 249  * _copy_from_iter_flushcache() than _copy_from_iter_nocache() must check for
 250  * IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_UACCESS_FLUSHCACHE) before assuming that the
 251  * destination is flushed from the cache on return.
 252  */
 253 size_t _copy_from_iter_flushcache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 254 #else
 255 #define _copy_from_iter_flushcache _copy_from_iter_nocache
 256 #endif
 257
 258 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_COPY_MC
 259 size_t _copy_mc_to_iter(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 260 #else
 261 #define _copy_mc_to_iter _copy_to_iter
 262 #endif
 263
 264 size_t iov_iter_zero(size_t bytes, struct iov_iter *);
 265 bool iov_iter_is_aligned(const struct iov_iter *i, unsigned addr_mask,
 266                         unsigned len_mask);
 267 unsigned long iov_iter_alignment(const struct iov_iter *i);
 268 unsigned long iov_iter_gap_alignment(const struct iov_iter *i);
 269 void iov_iter_init(struct iov_iter *i, unsigned int direction, const struct iovec *iov,
 270                         unsigned long nr_segs, size_t count);
 271 void iov_iter_kvec(struct iov_iter *i, unsigned int direction, const struct kvec *kvec,
 272                         unsigned long nr_segs, size_t count);
 273 void iov_iter_bvec(struct iov_iter *i, unsigned int direction, const struct bio_vec *bvec,
 274                         unsigned long nr_segs, size_t count);
 275 void iov_iter_discard(struct iov_iter *i, unsigned int direction, size_t count);
 276 void iov_iter_xarray(struct iov_iter *i, unsigned int direction, struct xarray *xarray,
 277                      loff_t start, size_t count);
 278 ssize_t iov_iter_get_pages2(struct iov_iter *i, struct page **pages,
 279                         size_t maxsize, unsigned maxpages, size_t *start);
 280 ssize_t iov_iter_get_pages_alloc2(struct iov_iter *i, struct page ***pages,
 281                         size_t maxsize, size_t *start);
 282 int iov_iter_npages(const struct iov_iter *i, int maxpages);
 283 void iov_iter_restore(struct iov_iter *i, struct iov_iter_state *state);
 284
 285 const void *dup_iter(struct iov_iter *new, struct iov_iter *old, gfp_t flags);
 286
 287 static inline size_t iov_iter_count(const struct iov_iter *i)
 288 {
 289         return i->count;
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Cap the iov_iter by given limit; note that the second argument is
 294  * *not* the new size - it's upper limit for such.  Passing it a value
 295  * greater than the amount of data in iov_iter is fine - it'll just do
 296  * nothing in that case.
 297  */
 298 static inline void iov_iter_truncate(struct iov_iter *i, u64 count)
 299 {
 300         /*
 301          * count doesn't have to fit in size_t - comparison extends both
 302          * operands to u64 here and any value that would be truncated by
 303          * conversion in assignement is by definition greater than all
 304          * values of size_t, including old i->count.
 305          */
 306         if (i->count > count)
 307                 i->count = count;
 308 }
 309
 310 /*
 311  * reexpand a previously truncated iterator; count must be no more than how much
 312  * we had shrunk it.
 313  */
 314 static inline void iov_iter_reexpand(struct iov_iter *i, size_t count)
 315 {
 316         i->count = count;
 317 }
 318
 319 static inline int
 320 iov_iter_npages_cap(struct iov_iter *i, int maxpages, size_t max_bytes)
 321 {
 322         size_t shorted = 0;
 323         int npages;
 324
 325         if (iov_iter_count(i) > max_bytes) {
 326                 shorted = iov_iter_count(i) - max_bytes;
 327                 iov_iter_truncate(i, max_bytes);
 328         }
 329         npages = iov_iter_npages(i, maxpages);
 330         if (shorted)
 331                 iov_iter_reexpand(i, iov_iter_count(i) + shorted);
 332
 333         return npages;
 334 }
 335
 336 struct iovec *iovec_from_user(const struct iovec __user *uvector,
 337                 unsigned long nr_segs, unsigned long fast_segs,
 338                 struct iovec *fast_iov, bool compat);
 339 ssize_t import_iovec(int type, const struct iovec __user *uvec,
 340                  unsigned nr_segs, unsigned fast_segs, struct iovec **iovp,
 341                  struct iov_iter *i);
 342 ssize_t __import_iovec(int type, const struct iovec __user *uvec,
 343                  unsigned nr_segs, unsigned fast_segs, struct iovec **iovp,
 344                  struct iov_iter *i, bool compat);
 345 int import_ubuf(int type, void __user *buf, size_t len, struct iov_iter *i);
 346
 347 static inline void iov_iter_ubuf(struct iov_iter *i, unsigned int direction,
 348                         void __user *buf, size_t count)
 349 {
 350         WARN_ON(direction & ~(READ | WRITE));
 351         *i = (struct iov_iter) {
 352                 .iter_type = ITER_UBUF,
 353                 .data_source = direction,
 354                 .ubuf = buf,
 355                 .count = count,
 356                 .nr_segs = 1
 357         };
 358 }
 359 /* Flags for iov_iter_get/extract_pages*() */
 360 /* Allow P2PDMA on the extracted pages */
 361 #define ITER_ALLOW_P2PDMA       ((__force iov_iter_extraction_t)0x01)
 362
 363 ssize_t iov_iter_extract_pages(struct iov_iter *i, struct page ***pages,
 364                                size_t maxsize, unsigned int maxpages,
 365                                iov_iter_extraction_t extraction_flags,
 366                                size_t *offset0);
 367
 368 /**
 369  * iov_iter_extract_will_pin - Indicate how pages from the iterator will be retained
 370  * @iter: The iterator
 371  *
 372  * Examine the iterator and indicate by returning true or false as to how, if
 373  * at all, pages extracted from the iterator will be retained by the extraction
 374  * function.
 375  *
 376  * %true indicates that the pages will have a pin placed in them that the
 377  * caller must unpin.  This is must be done for DMA/async DIO to force fork()
 378  * to forcibly copy a page for the child (the parent must retain the original
 379  * page).
 380  *
 381  * %false indicates that no measures are taken and that it's up to the caller
 382  * to retain the pages.
 383  */
 384 static inline bool iov_iter_extract_will_pin(const struct iov_iter *iter)
 385 {
 386         return user_backed_iter(iter);
 387 }
 388
 389 struct sg_table;
 390 ssize_t extract_iter_to_sg(struct iov_iter *iter, size_t len,
 391                            struct sg_table *sgtable, unsigned int sg_max,
 392                            iov_iter_extraction_t extraction_flags);
 393
 394 #endif