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