io_uring: get rid of remap_pfn_range() for mapping rings/sqes
authorJens Axboe <axboe@kernel.dk>
Wed, 13 Mar 2024 15:56:14 +0000 (09:56 -0600)
committerJens Axboe <axboe@kernel.dk>
Mon, 15 Apr 2024 14:10:26 +0000 (08:10 -0600)
Rather than use remap_pfn_range() for this and manually free later,
switch to using vm_insert_pages() and have it Just Work.

If possible, allocate a single compound page that covers the range that
is needed. If that works, then we can just use page_address() on that
page. If we fail to get a compound page, allocate single pages and use
vmap() to map them into the kernel virtual address space.

This just covers the rings/sqes, the other remaining user of the mmap
remap_pfn_range() user will be converted separately. Once that is done,
we can kill the old alloc/free code.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
io_uring/io_uring.c
io_uring/io_uring.h

index 2d091f72ba6c7934d623c47097dbcfbc9e693371..fba68c37a77dc58f432632fbba3f1713d0e69773 100644 (file)
@@ -2599,6 +2599,36 @@ static int io_cqring_wait(struct io_ring_ctx *ctx, int min_events,
        return READ_ONCE(rings->cq.head) == READ_ONCE(rings->cq.tail) ? ret : 0;
 }
 
+static void io_pages_unmap(void *ptr, struct page ***pages,
+                          unsigned short *npages)
+{
+       bool do_vunmap = false;
+
+       if (!ptr)
+               return;
+
+       if (*npages) {
+               struct page **to_free = *pages;
+               int i;
+
+               /*
+                * Only did vmap for the non-compound multiple page case.
+                * For the compound page, we just need to put the head.
+                */
+               if (PageCompound(to_free[0]))
+                       *npages = 1;
+               else if (*npages > 1)
+                       do_vunmap = true;
+               for (i = 0; i < *npages; i++)
+                       put_page(to_free[i]);
+       }
+       if (do_vunmap)
+               vunmap(ptr);
+       kvfree(*pages);
+       *pages = NULL;
+       *npages = 0;
+}
+
 void io_mem_free(void *ptr)
 {
        if (!ptr)
@@ -2699,8 +2729,8 @@ static void *io_sqes_map(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned long uaddr,
 static void io_rings_free(struct io_ring_ctx *ctx)
 {
        if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_NO_MMAP)) {
-               io_mem_free(ctx->rings);
-               io_mem_free(ctx->sq_sqes);
+               io_pages_unmap(ctx->rings, &ctx->ring_pages, &ctx->n_ring_pages);
+               io_pages_unmap(ctx->sq_sqes, &ctx->sqe_pages, &ctx->n_sqe_pages);
        } else {
                io_pages_free(&ctx->ring_pages, ctx->n_ring_pages);
                ctx->n_ring_pages = 0;
@@ -2712,6 +2742,80 @@ static void io_rings_free(struct io_ring_ctx *ctx)
        ctx->sq_sqes = NULL;
 }
 
+static void *io_mem_alloc_compound(struct page **pages, int nr_pages,
+                                  size_t size, gfp_t gfp)
+{
+       struct page *page;
+       int i, order;
+
+       order = get_order(size);
+       if (order > MAX_PAGE_ORDER)
+               return ERR_PTR(-ENOMEM);
+       else if (order)
+               gfp |= __GFP_COMP;
+
+       page = alloc_pages(gfp, order);
+       if (!page)
+               return ERR_PTR(-ENOMEM);
+
+       for (i = 0; i < nr_pages; i++)
+               pages[i] = page + i;
+
+       return page_address(page);
+}
+
+static void *io_mem_alloc_single(struct page **pages, int nr_pages, size_t size,
+                                gfp_t gfp)
+{
+       void *ret;
+       int i;
+
+       for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
+               pages[i] = alloc_page(gfp);
+               if (!pages[i])
+                       goto err;
+       }
+
+       ret = vmap(pages, nr_pages, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
+       if (ret)
+               return ret;
+err:
+       while (i--)
+               put_page(pages[i]);
+       return ERR_PTR(-ENOMEM);
+}
+
+static void *io_pages_map(struct page ***out_pages, unsigned short *npages,
+                         size_t size)
+{
+       gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN;
+       struct page **pages;
+       int nr_pages;
+       void *ret;
+
+       nr_pages = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
+       pages = kvmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct page *), gfp);
+       if (!pages)
+               return ERR_PTR(-ENOMEM);
+
+       ret = io_mem_alloc_compound(pages, nr_pages, size, gfp);
+       if (!IS_ERR(ret))
+               goto done;
+
+       ret = io_mem_alloc_single(pages, nr_pages, size, gfp);
+       if (!IS_ERR(ret)) {
+done:
+               *out_pages = pages;
+               *npages = nr_pages;
+               return ret;
+       }
+
+       kvfree(pages);
+       *out_pages = NULL;
+       *npages = 0;
+       return ret;
+}
+
 void *io_mem_alloc(size_t size)
 {
        gfp_t gfp = GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN | __GFP_COMP;
@@ -3298,14 +3402,12 @@ static void *io_uring_validate_mmap_request(struct file *file,
                /* Don't allow mmap if the ring was setup without it */
                if (ctx->flags & IORING_SETUP_NO_MMAP)
                        return ERR_PTR(-EINVAL);
-               ptr = ctx->rings;
-               break;
+               return ctx->rings;
        case IORING_OFF_SQES:
                /* Don't allow mmap if the ring was setup without it */
                if (ctx->flags & IORING_SETUP_NO_MMAP)
                        return ERR_PTR(-EINVAL);
-               ptr = ctx->sq_sqes;
-               break;
+               return ctx->sq_sqes;
        case IORING_OFF_PBUF_RING: {
                struct io_buffer_list *bl;
                unsigned int bgid;
@@ -3329,11 +3431,22 @@ static void *io_uring_validate_mmap_request(struct file *file,
        return ptr;
 }
 
+int io_uring_mmap_pages(struct io_ring_ctx *ctx, struct vm_area_struct *vma,
+                       struct page **pages, int npages)
+{
+       unsigned long nr_pages = npages;
+
+       vm_flags_set(vma, VM_DONTEXPAND);
+       return vm_insert_pages(vma, vma->vm_start, pages, &nr_pages);
+}
+
 #ifdef CONFIG_MMU
 
 static __cold int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
 {
+       struct io_ring_ctx *ctx = file->private_data;
        size_t sz = vma->vm_end - vma->vm_start;
+       long offset = vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
        unsigned long pfn;
        void *ptr;
 
@@ -3341,6 +3454,16 @@ static __cold int io_uring_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
        if (IS_ERR(ptr))
                return PTR_ERR(ptr);
 
+       switch (offset & IORING_OFF_MMAP_MASK) {
+       case IORING_OFF_SQ_RING:
+       case IORING_OFF_CQ_RING:
+               return io_uring_mmap_pages(ctx, vma, ctx->ring_pages,
+                                               ctx->n_ring_pages);
+       case IORING_OFF_SQES:
+               return io_uring_mmap_pages(ctx, vma, ctx->sqe_pages,
+                                               ctx->n_sqe_pages);
+       }
+
        pfn = virt_to_phys(ptr) >> PAGE_SHIFT;
        return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, sz, vma->vm_page_prot);
 }
@@ -3630,7 +3753,7 @@ static __cold int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
                return -EOVERFLOW;
 
        if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_NO_MMAP))
-               rings = io_mem_alloc(size);
+               rings = io_pages_map(&ctx->ring_pages, &ctx->n_ring_pages, size);
        else
                rings = io_rings_map(ctx, p->cq_off.user_addr, size);
 
@@ -3655,7 +3778,7 @@ static __cold int io_allocate_scq_urings(struct io_ring_ctx *ctx,
        }
 
        if (!(ctx->flags & IORING_SETUP_NO_MMAP))
-               ptr = io_mem_alloc(size);
+               ptr = io_pages_map(&ctx->sqe_pages, &ctx->n_sqe_pages, size);
        else
                ptr = io_sqes_map(ctx, p->sq_off.user_addr, size);
 
index dbd9a2b870ebfd35174fa64d6e15ec2773f77f34..75230d914007fee1bf35afd43df0eaa253f64884 100644 (file)
@@ -70,6 +70,8 @@ bool io_req_post_cqe(struct io_kiocb *req, s32 res, u32 cflags);
 void __io_commit_cqring_flush(struct io_ring_ctx *ctx);
 
 struct page **io_pin_pages(unsigned long ubuf, unsigned long len, int *npages);
+int io_uring_mmap_pages(struct io_ring_ctx *ctx, struct vm_area_struct *vma,
+                       struct page **pages, int npages);
 
 struct file *io_file_get_normal(struct io_kiocb *req, int fd);
 struct file *io_file_get_fixed(struct io_kiocb *req, int fd,