include/linux/highmem.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _LINUX_HIGHMEM_H
   3 #define _LINUX_HIGHMEM_H
   4
   5 #include <linux/fs.h>
   6 #include <linux/kernel.h>
   7 #include <linux/bug.h>
   8 #include <linux/cacheflush.h>
   9 #include <linux/kmsan.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/uaccess.h>
  12 #include <linux/hardirq.h>
  13
  14 #include "highmem-internal.h"
  15
  16 /**
  17  * kmap - Map a page for long term usage
  18  * @page:       Pointer to the page to be mapped
  19  *
  20  * Returns: The virtual address of the mapping
  21  *
  22  * Can only be invoked from preemptible task context because on 32bit
  23  * systems with CONFIG_HIGHMEM enabled this function might sleep.
  24  *
  25  * For systems with CONFIG_HIGHMEM=n and for pages in the low memory area
  26  * this returns the virtual address of the direct kernel mapping.
  27  *
  28  * The returned virtual address is globally visible and valid up to the
  29  * point where it is unmapped via kunmap(). The pointer can be handed to
  30  * other contexts.
  31  *
  32  * For highmem pages on 32bit systems this can be slow as the mapping space
  33  * is limited and protected by a global lock. In case that there is no
  34  * mapping slot available the function blocks until a slot is released via
  35  * kunmap().
  36  */
  37 static inline void *kmap(struct page *page);
  38
  39 /**
  40  * kunmap - Unmap the virtual address mapped by kmap()
  41  * @page:       Pointer to the page which was mapped by kmap()
  42  *
  43  * Counterpart to kmap(). A NOOP for CONFIG_HIGHMEM=n and for mappings of
  44  * pages in the low memory area.
  45  */
  46 static inline void kunmap(struct page *page);
  47
  48 /**
  49  * kmap_to_page - Get the page for a kmap'ed address
  50  * @addr:       The address to look up
  51  *
  52  * Returns: The page which is mapped to @addr.
  53  */
  54 static inline struct page *kmap_to_page(void *addr);
  55
  56 /**
  57  * kmap_flush_unused - Flush all unused kmap mappings in order to
  58  *                     remove stray mappings
  59  */
  60 static inline void kmap_flush_unused(void);
  61
  62 /**
  63  * kmap_local_page - Map a page for temporary usage
  64  * @page: Pointer to the page to be mapped
  65  *
  66  * Returns: The virtual address of the mapping
  67  *
  68  * Can be invoked from any context, including interrupts.
  69  *
  70  * Requires careful handling when nesting multiple mappings because the map
  71  * management is stack based. The unmap has to be in the reverse order of
  72  * the map operation:
  73  *
  74  * addr1 = kmap_local_page(page1);
  75  * addr2 = kmap_local_page(page2);
  76  * ...
  77  * kunmap_local(addr2);
  78  * kunmap_local(addr1);
  79  *
  80  * Unmapping addr1 before addr2 is invalid and causes malfunction.
  81  *
  82  * Contrary to kmap() mappings the mapping is only valid in the context of
  83  * the caller and cannot be handed to other contexts.
  84  *
  85  * On CONFIG_HIGHMEM=n kernels and for low memory pages this returns the
  86  * virtual address of the direct mapping. Only real highmem pages are
  87  * temporarily mapped.
  88  *
  89  * While it is significantly faster than kmap() for the higmem case it
  90  * comes with restrictions about the pointer validity.
  91  *
  92  * On HIGHMEM enabled systems mapping a highmem page has the side effect of
  93  * disabling migration in order to keep the virtual address stable across
  94  * preemption. No caller of kmap_local_page() can rely on this side effect.
  95  */
  96 static inline void *kmap_local_page(struct page *page);
  97
  98 /**
  99  * kmap_local_folio - Map a page in this folio for temporary usage
 100  * @folio: The folio containing the page.
 101  * @offset: The byte offset within the folio which identifies the page.
 102  *
 103  * Requires careful handling when nesting multiple mappings because the map
 104  * management is stack based. The unmap has to be in the reverse order of
 105  * the map operation::
 106  *
 107  *   addr1 = kmap_local_folio(folio1, offset1);
 108  *   addr2 = kmap_local_folio(folio2, offset2);
 109  *   ...
 110  *   kunmap_local(addr2);
 111  *   kunmap_local(addr1);
 112  *
 113  * Unmapping addr1 before addr2 is invalid and causes malfunction.
 114  *
 115  * Contrary to kmap() mappings the mapping is only valid in the context of
 116  * the caller and cannot be handed to other contexts.
 117  *
 118  * On CONFIG_HIGHMEM=n kernels and for low memory pages this returns the
 119  * virtual address of the direct mapping. Only real highmem pages are
 120  * temporarily mapped.
 121  *
 122  * While it is significantly faster than kmap() for the higmem case it
 123  * comes with restrictions about the pointer validity. Only use when really
 124  * necessary.
 125  *
 126  * On HIGHMEM enabled systems mapping a highmem page has the side effect of
 127  * disabling migration in order to keep the virtual address stable across
 128  * preemption. No caller of kmap_local_folio() can rely on this side effect.
 129  *
 130  * Context: Can be invoked from any context.
 131  * Return: The virtual address of @offset.
 132  */
 133 static inline void *kmap_local_folio(struct folio *folio, size_t offset);
 134
 135 /**
 136  * kmap_atomic - Atomically map a page for temporary usage - Deprecated!
 137  * @page:       Pointer to the page to be mapped
 138  *
 139  * Returns: The virtual address of the mapping
 140  *
 141  * In fact a wrapper around kmap_local_page() which also disables pagefaults
 142  * and, depending on PREEMPT_RT configuration, also CPU migration and
 143  * preemption. Therefore users should not count on the latter two side effects.
 144  *
 145  * Mappings should always be released by kunmap_atomic().
 146  *
 147  * Do not use in new code. Use kmap_local_page() instead.
 148  *
 149  * It is used in atomic context when code wants to access the contents of a
 150  * page that might be allocated from high memory (see __GFP_HIGHMEM), for
 151  * example a page in the pagecache.  The API has two functions, and they
 152  * can be used in a manner similar to the following::
 153  *
 154  *   // Find the page of interest.
 155  *   struct page *page = find_get_page(mapping, offset);
 156  *
 157  *   // Gain access to the contents of that page.
 158  *   void *vaddr = kmap_atomic(page);
 159  *
 160  *   // Do something to the contents of that page.
 161  *   memset(vaddr, 0, PAGE_SIZE);
 162  *
 163  *   // Unmap that page.
 164  *   kunmap_atomic(vaddr);
 165  *
 166  * Note that the kunmap_atomic() call takes the result of the kmap_atomic()
 167  * call, not the argument.
 168  *
 169  * If you need to map two pages because you want to copy from one page to
 170  * another you need to keep the kmap_atomic calls strictly nested, like:
 171  *
 172  * vaddr1 = kmap_atomic(page1);
 173  * vaddr2 = kmap_atomic(page2);
 174  *
 175  * memcpy(vaddr1, vaddr2, PAGE_SIZE);
 176  *
 177  * kunmap_atomic(vaddr2);
 178  * kunmap_atomic(vaddr1);
 179  */
 180 static inline void *kmap_atomic(struct page *page);
 181
 182 /* Highmem related interfaces for management code */
 183 static inline unsigned int nr_free_highpages(void);
 184 static inline unsigned long totalhigh_pages(void);
 185
 186 #ifndef ARCH_HAS_FLUSH_ANON_PAGE
 187 static inline void flush_anon_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page, unsigned long vmaddr)
 188 {
 189 }
 190 #endif
 191
 192 #ifndef ARCH_IMPLEMENTS_FLUSH_KERNEL_VMAP_RANGE
 193 static inline void flush_kernel_vmap_range(void *vaddr, int size)
 194 {
 195 }
 196 static inline void invalidate_kernel_vmap_range(void *vaddr, int size)
 197 {
 198 }
 199 #endif
 200
 201 /* when CONFIG_HIGHMEM is not set these will be plain clear/copy_page */
 202 #ifndef clear_user_highpage
 203 static inline void clear_user_highpage(struct page *page, unsigned long vaddr)
 204 {
 205         void *addr = kmap_local_page(page);
 206         clear_user_page(addr, vaddr, page);
 207         kunmap_local(addr);
 208 }
 209 #endif
 210
 211 #ifndef __HAVE_ARCH_ALLOC_ZEROED_USER_HIGHPAGE_MOVABLE
 212 /**
 213  * alloc_zeroed_user_highpage_movable - Allocate a zeroed HIGHMEM page for a VMA that the caller knows can move
 214  * @vma: The VMA the page is to be allocated for
 215  * @vaddr: The virtual address the page will be inserted into
 216  *
 217  * Returns: The allocated and zeroed HIGHMEM page
 218  *
 219  * This function will allocate a page for a VMA that the caller knows will
 220  * be able to migrate in the future using move_pages() or reclaimed
 221  *
 222  * An architecture may override this function by defining
 223  * __HAVE_ARCH_ALLOC_ZEROED_USER_HIGHPAGE_MOVABLE and providing their own
 224  * implementation.
 225  */
 226 static inline struct page *
 227 alloc_zeroed_user_highpage_movable(struct vm_area_struct *vma,
 228                                    unsigned long vaddr)
 229 {
 230         struct page *page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, vaddr);
 231
 232         if (page)
 233                 clear_user_highpage(page, vaddr);
 234
 235         return page;
 236 }
 237 #endif
 238
 239 static inline void clear_highpage(struct page *page)
 240 {
 241         void *kaddr = kmap_local_page(page);
 242         clear_page(kaddr);
 243         kunmap_local(kaddr);
 244 }
 245
 246 static inline void clear_highpage_kasan_tagged(struct page *page)
 247 {
 248         u8 tag;
 249
 250         tag = page_kasan_tag(page);
 251         page_kasan_tag_reset(page);
 252         clear_highpage(page);
 253         page_kasan_tag_set(page, tag);
 254 }
 255
 256 #ifndef __HAVE_ARCH_TAG_CLEAR_HIGHPAGE
 257
 258 static inline void tag_clear_highpage(struct page *page)
 259 {
 260 }
 261
 262 #endif
 263
 264 /*
 265  * If we pass in a base or tail page, we can zero up to PAGE_SIZE.
 266  * If we pass in a head page, we can zero up to the size of the compound page.
 267  */
 268 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 269 void zero_user_segments(struct page *page, unsigned start1, unsigned end1,
 270                 unsigned start2, unsigned end2);
 271 #else
 272 static inline void zero_user_segments(struct page *page,
 273                 unsigned start1, unsigned end1,
 274                 unsigned start2, unsigned end2)
 275 {
 276         void *kaddr = kmap_local_page(page);
 277         unsigned int i;
 278
 279         BUG_ON(end1 > page_size(page) || end2 > page_size(page));
 280
 281         if (end1 > start1)
 282                 memset(kaddr + start1, 0, end1 - start1);
 283
 284         if (end2 > start2)
 285                 memset(kaddr + start2, 0, end2 - start2);
 286
 287         kunmap_local(kaddr);
 288         for (i = 0; i < compound_nr(page); i++)
 289                 flush_dcache_page(page + i);
 290 }
 291 #endif
 292
 293 static inline void zero_user_segment(struct page *page,
 294         unsigned start, unsigned end)
 295 {
 296         zero_user_segments(page, start, end, 0, 0);
 297 }
 298
 299 static inline void zero_user(struct page *page,
 300         unsigned start, unsigned size)
 301 {
 302         zero_user_segments(page, start, start + size, 0, 0);
 303 }
 304
 305 #ifndef __HAVE_ARCH_COPY_USER_HIGHPAGE
 306
 307 static inline void copy_user_highpage(struct page *to, struct page *from,
 308         unsigned long vaddr, struct vm_area_struct *vma)
 309 {
 310         char *vfrom, *vto;
 311
 312         vfrom = kmap_local_page(from);
 313         vto = kmap_local_page(to);
 314         copy_user_page(vto, vfrom, vaddr, to);
 315         kmsan_unpoison_memory(page_address(to), PAGE_SIZE);
 316         kunmap_local(vto);
 317         kunmap_local(vfrom);
 318 }
 319
 320 #endif
 321
 322 #ifdef copy_mc_to_kernel
 323 static inline int copy_mc_user_highpage(struct page *to, struct page *from,
 324                                         unsigned long vaddr, struct vm_area_struct *vma)
 325 {
 326         unsigned long ret;
 327         char *vfrom, *vto;
 328
 329         vfrom = kmap_local_page(from);
 330         vto = kmap_local_page(to);
 331         ret = copy_mc_to_kernel(vto, vfrom, PAGE_SIZE);
 332         if (!ret)
 333                 kmsan_unpoison_memory(page_address(to), PAGE_SIZE);
 334         kunmap_local(vto);
 335         kunmap_local(vfrom);
 336
 337         return ret;
 338 }
 339 #else
 340 static inline int copy_mc_user_highpage(struct page *to, struct page *from,
 341                                         unsigned long vaddr, struct vm_area_struct *vma)
 342 {
 343         copy_user_highpage(to, from, vaddr, vma);
 344         return 0;
 345 }
 346 #endif
 347
 348 #ifndef __HAVE_ARCH_COPY_HIGHPAGE
 349
 350 static inline void copy_highpage(struct page *to, struct page *from)
 351 {
 352         char *vfrom, *vto;
 353
 354         vfrom = kmap_local_page(from);
 355         vto = kmap_local_page(to);
 356         copy_page(vto, vfrom);
 357         kmsan_copy_page_meta(to, from);
 358         kunmap_local(vto);
 359         kunmap_local(vfrom);
 360 }
 361
 362 #endif
 363
 364 static inline void memcpy_page(struct page *dst_page, size_t dst_off,
 365                                struct page *src_page, size_t src_off,
 366                                size_t len)
 367 {
 368         char *dst = kmap_local_page(dst_page);
 369         char *src = kmap_local_page(src_page);
 370
 371         VM_BUG_ON(dst_off + len > PAGE_SIZE || src_off + len > PAGE_SIZE);
 372         memcpy(dst + dst_off, src + src_off, len);
 373         kunmap_local(src);
 374         kunmap_local(dst);
 375 }
 376
 377 static inline void memset_page(struct page *page, size_t offset, int val,
 378                                size_t len)
 379 {
 380         char *addr = kmap_local_page(page);
 381
 382         VM_BUG_ON(offset + len > PAGE_SIZE);
 383         memset(addr + offset, val, len);
 384         kunmap_local(addr);
 385 }
 386
 387 static inline void memcpy_from_page(char *to, struct page *page,
 388                                     size_t offset, size_t len)
 389 {
 390         char *from = kmap_local_page(page);
 391
 392         VM_BUG_ON(offset + len > PAGE_SIZE);
 393         memcpy(to, from + offset, len);
 394         kunmap_local(from);
 395 }
 396
 397 static inline void memcpy_to_page(struct page *page, size_t offset,
 398                                   const char *from, size_t len)
 399 {
 400         char *to = kmap_local_page(page);
 401
 402         VM_BUG_ON(offset + len > PAGE_SIZE);
 403         memcpy(to + offset, from, len);
 404         flush_dcache_page(page);
 405         kunmap_local(to);
 406 }
 407
 408 static inline void memzero_page(struct page *page, size_t offset, size_t len)
 409 {
 410         char *addr = kmap_local_page(page);
 411
 412         VM_BUG_ON(offset + len > PAGE_SIZE);
 413         memset(addr + offset, 0, len);
 414         flush_dcache_page(page);
 415         kunmap_local(addr);
 416 }
 417
 418 /**
 419  * folio_zero_segments() - Zero two byte ranges in a folio.
 420  * @folio: The folio to write to.
 421  * @start1: The first byte to zero.
 422  * @xend1: One more than the last byte in the first range.
 423  * @start2: The first byte to zero in the second range.
 424  * @xend2: One more than the last byte in the second range.
 425  */
 426 static inline void folio_zero_segments(struct folio *folio,
 427                 size_t start1, size_t xend1, size_t start2, size_t xend2)
 428 {
 429         zero_user_segments(&folio->page, start1, xend1, start2, xend2);
 430 }
 431
 432 /**
 433  * folio_zero_segment() - Zero a byte range in a folio.
 434  * @folio: The folio to write to.
 435  * @start: The first byte to zero.
 436  * @xend: One more than the last byte to zero.
 437  */
 438 static inline void folio_zero_segment(struct folio *folio,
 439                 size_t start, size_t xend)
 440 {
 441         zero_user_segments(&folio->page, start, xend, 0, 0);
 442 }
 443
 444 /**
 445  * folio_zero_range() - Zero a byte range in a folio.
 446  * @folio: The folio to write to.
 447  * @start: The first byte to zero.
 448  * @length: The number of bytes to zero.
 449  */
 450 static inline void folio_zero_range(struct folio *folio,
 451                 size_t start, size_t length)
 452 {
 453         zero_user_segments(&folio->page, start, start + length, 0, 0);
 454 }
 455
 456 #endif /* _LINUX_HIGHMEM_H */