include/linux/uio.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
   2 /*
   3  *      Berkeley style UIO structures   -       Alan Cox 1994.
   4  */
   5 #ifndef __LINUX_UIO_H
   6 #define __LINUX_UIO_H
   7
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/thread_info.h>
  10 #include <linux/mm_types.h>
  11 #include <uapi/linux/uio.h>
  12
  13 struct page;
  14 struct pipe_inode_info;
  15
  16 typedef unsigned int __bitwise iov_iter_extraction_t;
  17
  18 struct kvec {
  19         void *iov_base; /* and that should *never* hold a userland pointer */
  20         size_t iov_len;
  21 };
  22
  23 enum iter_type {
  24         /* iter types */
  25         ITER_IOVEC,
  26         ITER_KVEC,
  27         ITER_BVEC,
  28         ITER_PIPE,
  29         ITER_XARRAY,
  30         ITER_DISCARD,
  31         ITER_UBUF,
  32 };
  33
  34 #define ITER_SOURCE     1       // == WRITE
  35 #define ITER_DEST       0       // == READ
  36
  37 struct iov_iter_state {
  38         size_t iov_offset;
  39         size_t count;
  40         unsigned long nr_segs;
  41 };
  42
  43 struct iov_iter {
  44         u8 iter_type;
  45         bool nofault;
  46         bool data_source;
  47         bool user_backed;
  48         union {
  49                 size_t iov_offset;
  50                 int last_offset;
  51         };
  52         /*
  53          * Hack alert: overlay ubuf_iovec with iovec + count, so
  54          * that the members resolve correctly regardless of the type
  55          * of iterator used. This means that you can use:
  56          *
  57          * &iter->__ubuf_iovec or iter->__iov
  58          *
  59          * interchangably for the user_backed cases, hence simplifying
  60          * some of the cases that need to deal with both.
  61          */
  62         union {
  63                 /*
  64                  * This really should be a const, but we cannot do that without
  65                  * also modifying any of the zero-filling iter init functions.
  66                  * Leave it non-const for now, but it should be treated as such.
  67                  */
  68                 struct iovec __ubuf_iovec;
  69                 struct {
  70                         union {
  71                                 /* use iter_iov() to get the current vec */
  72                                 const struct iovec *__iov;
  73                                 const struct kvec *kvec;
  74                                 const struct bio_vec *bvec;
  75                                 struct xarray *xarray;
  76                                 struct pipe_inode_info *pipe;
  77                                 void __user *ubuf;
  78                         };
  79                         size_t count;
  80                 };
  81         };
  82         union {
  83                 unsigned long nr_segs;
  84                 struct {
  85                         unsigned int head;
  86                         unsigned int start_head;
  87                 };
  88                 loff_t xarray_start;
  89         };
  90 };
  91
  92 static inline const struct iovec *iter_iov(const struct iov_iter *iter)
  93 {
  94         if (iter->iter_type == ITER_UBUF)
  95                 return (const struct iovec *) &iter->__ubuf_iovec;
  96         return iter->__iov;
  97 }
  98
  99 #define iter_iov_addr(iter)     (iter_iov(iter)->iov_base + (iter)->iov_offset)
 100 #define iter_iov_len(iter)      (iter_iov(iter)->iov_len - (iter)->iov_offset)
 101
 102 static inline enum iter_type iov_iter_type(const struct iov_iter *i)
 103 {
 104         return i->iter_type;
 105 }
 106
 107 static inline void iov_iter_save_state(struct iov_iter *iter,
 108                                        struct iov_iter_state *state)
 109 {
 110         state->iov_offset = iter->iov_offset;
 111         state->count = iter->count;
 112         state->nr_segs = iter->nr_segs;
 113 }
 114
 115 static inline bool iter_is_ubuf(const struct iov_iter *i)
 116 {
 117         return iov_iter_type(i) == ITER_UBUF;
 118 }
 119
 120 static inline bool iter_is_iovec(const struct iov_iter *i)
 121 {
 122         return iov_iter_type(i) == ITER_IOVEC;
 123 }
 124
 125 static inline bool iov_iter_is_kvec(const struct iov_iter *i)
 126 {
 127         return iov_iter_type(i) == ITER_KVEC;
 128 }
 129
 130 static inline bool iov_iter_is_bvec(const struct iov_iter *i)
 131 {
 132         return iov_iter_type(i) == ITER_BVEC;
 133 }
 134
 135 static inline bool iov_iter_is_pipe(const struct iov_iter *i)
 136 {
 137         return iov_iter_type(i) == ITER_PIPE;
 138 }
 139
 140 static inline bool iov_iter_is_discard(const struct iov_iter *i)
 141 {
 142         return iov_iter_type(i) == ITER_DISCARD;
 143 }
 144
 145 static inline bool iov_iter_is_xarray(const struct iov_iter *i)
 146 {
 147         return iov_iter_type(i) == ITER_XARRAY;
 148 }
 149
 150 static inline unsigned char iov_iter_rw(const struct iov_iter *i)
 151 {
 152         return i->data_source ? WRITE : READ;
 153 }
 154
 155 static inline bool user_backed_iter(const struct iov_iter *i)
 156 {
 157         return i->user_backed;
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Total number of bytes covered by an iovec.
 162  *
 163  * NOTE that it is not safe to use this function until all the iovec's
 164  * segment lengths have been validated.  Because the individual lengths can
 165  * overflow a size_t when added together.
 166  */
 167 static inline size_t iov_length(const struct iovec *iov, unsigned long nr_segs)
 168 {
 169         unsigned long seg;
 170         size_t ret = 0;
 171
 172         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++)
 173                 ret += iov[seg].iov_len;
 174         return ret;
 175 }
 176
 177 size_t copy_page_from_iter_atomic(struct page *page, unsigned offset,
 178                                   size_t bytes, struct iov_iter *i);
 179 void iov_iter_advance(struct iov_iter *i, size_t bytes);
 180 void iov_iter_revert(struct iov_iter *i, size_t bytes);
 181 size_t fault_in_iov_iter_readable(const struct iov_iter *i, size_t bytes);
 182 size_t fault_in_iov_iter_writeable(const struct iov_iter *i, size_t bytes);
 183 size_t iov_iter_single_seg_count(const struct iov_iter *i);
 184 size_t copy_page_to_iter(struct page *page, size_t offset, size_t bytes,
 185                          struct iov_iter *i);
 186 size_t copy_page_from_iter(struct page *page, size_t offset, size_t bytes,
 187                          struct iov_iter *i);
 188
 189 size_t _copy_to_iter(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 190 size_t _copy_from_iter(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 191 size_t _copy_from_iter_nocache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 192
 193 static inline size_t copy_folio_to_iter(struct folio *folio, size_t offset,
 194                 size_t bytes, struct iov_iter *i)
 195 {
 196         return copy_page_to_iter(&folio->page, offset, bytes, i);
 197 }
 198 size_t copy_page_to_iter_nofault(struct page *page, unsigned offset,
 199                                  size_t bytes, struct iov_iter *i);
 200
 201 static __always_inline __must_check
 202 size_t copy_to_iter(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 203 {
 204         if (check_copy_size(addr, bytes, true))
 205                 return _copy_to_iter(addr, bytes, i);
 206         return 0;
 207 }
 208
 209 static __always_inline __must_check
 210 size_t copy_from_iter(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 211 {
 212         if (check_copy_size(addr, bytes, false))
 213                 return _copy_from_iter(addr, bytes, i);
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 static __always_inline __must_check
 218 bool copy_from_iter_full(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 219 {
 220         size_t copied = copy_from_iter(addr, bytes, i);
 221         if (likely(copied == bytes))
 222                 return true;
 223         iov_iter_revert(i, copied);
 224         return false;
 225 }
 226
 227 static __always_inline __must_check
 228 size_t copy_from_iter_nocache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 229 {
 230         if (check_copy_size(addr, bytes, false))
 231                 return _copy_from_iter_nocache(addr, bytes, i);
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 static __always_inline __must_check
 236 bool copy_from_iter_full_nocache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i)
 237 {
 238         size_t copied = copy_from_iter_nocache(addr, bytes, i);
 239         if (likely(copied == bytes))
 240                 return true;
 241         iov_iter_revert(i, copied);
 242         return false;
 243 }
 244
 245 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_UACCESS_FLUSHCACHE
 246 /*
 247  * Note, users like pmem that depend on the stricter semantics of
 248  * _copy_from_iter_flushcache() than _copy_from_iter_nocache() must check for
 249  * IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_UACCESS_FLUSHCACHE) before assuming that the
 250  * destination is flushed from the cache on return.
 251  */
 252 size_t _copy_from_iter_flushcache(void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 253 #else
 254 #define _copy_from_iter_flushcache _copy_from_iter_nocache
 255 #endif
 256
 257 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_COPY_MC
 258 size_t _copy_mc_to_iter(const void *addr, size_t bytes, struct iov_iter *i);
 259 #else
 260 #define _copy_mc_to_iter _copy_to_iter
 261 #endif
 262
 263 size_t iov_iter_zero(size_t bytes, struct iov_iter *);
 264 bool iov_iter_is_aligned(const struct iov_iter *i, unsigned addr_mask,
 265                         unsigned len_mask);
 266 unsigned long iov_iter_alignment(const struct iov_iter *i);
 267 unsigned long iov_iter_gap_alignment(const struct iov_iter *i);
 268 void iov_iter_init(struct iov_iter *i, unsigned int direction, const struct iovec *iov,
 269                         unsigned long nr_segs, size_t count);
 270 void iov_iter_kvec(struct iov_iter *i, unsigned int direction, const struct kvec *kvec,
 271                         unsigned long nr_segs, size_t count);
 272 void iov_iter_bvec(struct iov_iter *i, unsigned int direction, const struct bio_vec *bvec,
 273                         unsigned long nr_segs, size_t count);
 274 void iov_iter_pipe(struct iov_iter *i, unsigned int direction, struct pipe_inode_info *pipe,
 275                         size_t count);
 276 void iov_iter_discard(struct iov_iter *i, unsigned int direction, size_t count);
 277 void iov_iter_xarray(struct iov_iter *i, unsigned int direction, struct xarray *xarray,
 278                      loff_t start, size_t count);
 279 ssize_t iov_iter_get_pages(struct iov_iter *i, struct page **pages,
 280                 size_t maxsize, unsigned maxpages, size_t *start,
 281                 iov_iter_extraction_t extraction_flags);
 282 ssize_t iov_iter_get_pages2(struct iov_iter *i, struct page **pages,
 283                         size_t maxsize, unsigned maxpages, size_t *start);
 284 ssize_t iov_iter_get_pages_alloc(struct iov_iter *i,
 285                 struct page ***pages, size_t maxsize, size_t *start,
 286                 iov_iter_extraction_t extraction_flags);
 287 ssize_t iov_iter_get_pages_alloc2(struct iov_iter *i, struct page ***pages,
 288                         size_t maxsize, size_t *start);
 289 int iov_iter_npages(const struct iov_iter *i, int maxpages);
 290 void iov_iter_restore(struct iov_iter *i, struct iov_iter_state *state);
 291
 292 const void *dup_iter(struct iov_iter *new, struct iov_iter *old, gfp_t flags);
 293
 294 static inline size_t iov_iter_count(const struct iov_iter *i)
 295 {
 296         return i->count;
 297 }
 298
 299 /*
 300  * Cap the iov_iter by given limit; note that the second argument is
 301  * *not* the new size - it's upper limit for such.  Passing it a value
 302  * greater than the amount of data in iov_iter is fine - it'll just do
 303  * nothing in that case.
 304  */
 305 static inline void iov_iter_truncate(struct iov_iter *i, u64 count)
 306 {
 307         /*
 308          * count doesn't have to fit in size_t - comparison extends both
 309          * operands to u64 here and any value that would be truncated by
 310          * conversion in assignement is by definition greater than all
 311          * values of size_t, including old i->count.
 312          */
 313         if (i->count > count)
 314                 i->count = count;
 315 }
 316
 317 /*
 318  * reexpand a previously truncated iterator; count must be no more than how much
 319  * we had shrunk it.
 320  */
 321 static inline void iov_iter_reexpand(struct iov_iter *i, size_t count)
 322 {
 323         i->count = count;
 324 }
 325
 326 static inline int
 327 iov_iter_npages_cap(struct iov_iter *i, int maxpages, size_t max_bytes)
 328 {
 329         size_t shorted = 0;
 330         int npages;
 331
 332         if (iov_iter_count(i) > max_bytes) {
 333                 shorted = iov_iter_count(i) - max_bytes;
 334                 iov_iter_truncate(i, max_bytes);
 335         }
 336         npages = iov_iter_npages(i, maxpages);
 337         if (shorted)
 338                 iov_iter_reexpand(i, iov_iter_count(i) + shorted);
 339
 340         return npages;
 341 }
 342
 343 struct csum_state {
 344         __wsum csum;
 345         size_t off;
 346 };
 347
 348 size_t csum_and_copy_to_iter(const void *addr, size_t bytes, void *csstate, struct iov_iter *i);
 349 size_t csum_and_copy_from_iter(void *addr, size_t bytes, __wsum *csum, struct iov_iter *i);
 350
 351 static __always_inline __must_check
 352 bool csum_and_copy_from_iter_full(void *addr, size_t bytes,
 353                                   __wsum *csum, struct iov_iter *i)
 354 {
 355         size_t copied = csum_and_copy_from_iter(addr, bytes, csum, i);
 356         if (likely(copied == bytes))
 357                 return true;
 358         iov_iter_revert(i, copied);
 359         return false;
 360 }
 361 size_t hash_and_copy_to_iter(const void *addr, size_t bytes, void *hashp,
 362                 struct iov_iter *i);
 363
 364 struct iovec *iovec_from_user(const struct iovec __user *uvector,
 365                 unsigned long nr_segs, unsigned long fast_segs,
 366                 struct iovec *fast_iov, bool compat);
 367 ssize_t import_iovec(int type, const struct iovec __user *uvec,
 368                  unsigned nr_segs, unsigned fast_segs, struct iovec **iovp,
 369                  struct iov_iter *i);
 370 ssize_t __import_iovec(int type, const struct iovec __user *uvec,
 371                  unsigned nr_segs, unsigned fast_segs, struct iovec **iovp,
 372                  struct iov_iter *i, bool compat);
 373 int import_single_range(int type, void __user *buf, size_t len,
 374                  struct iovec *iov, struct iov_iter *i);
 375 int import_ubuf(int type, void __user *buf, size_t len, struct iov_iter *i);
 376
 377 static inline void iov_iter_ubuf(struct iov_iter *i, unsigned int direction,
 378                         void __user *buf, size_t count)
 379 {
 380         WARN_ON(direction & ~(READ | WRITE));
 381         *i = (struct iov_iter) {
 382                 .iter_type = ITER_UBUF,
 383                 .user_backed = true,
 384                 .data_source = direction,
 385                 .ubuf = buf,
 386                 .count = count,
 387                 .nr_segs = 1
 388         };
 389 }
 390 /* Flags for iov_iter_get/extract_pages*() */
 391 /* Allow P2PDMA on the extracted pages */
 392 #define ITER_ALLOW_P2PDMA       ((__force iov_iter_extraction_t)0x01)
 393
 394 ssize_t iov_iter_extract_pages(struct iov_iter *i, struct page ***pages,
 395                                size_t maxsize, unsigned int maxpages,
 396                                iov_iter_extraction_t extraction_flags,
 397                                size_t *offset0);
 398
 399 /**
 400  * iov_iter_extract_will_pin - Indicate how pages from the iterator will be retained
 401  * @iter: The iterator
 402  *
 403  * Examine the iterator and indicate by returning true or false as to how, if
 404  * at all, pages extracted from the iterator will be retained by the extraction
 405  * function.
 406  *
 407  * %true indicates that the pages will have a pin placed in them that the
 408  * caller must unpin.  This is must be done for DMA/async DIO to force fork()
 409  * to forcibly copy a page for the child (the parent must retain the original
 410  * page).
 411  *
 412  * %false indicates that no measures are taken and that it's up to the caller
 413  * to retain the pages.
 414  */
 415 static inline bool iov_iter_extract_will_pin(const struct iov_iter *iter)
 416 {
 417         return user_backed_iter(iter);
 418 }
 419
 420 #endif