]> Git Repo - linux.git/blob - mm/memory.c
mm: vmscan: avoid split during shrink_folio_list()
[linux.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 ([email protected])
36  *
37  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
38  *              ([email protected])
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
1510         if (want_init_mlocked_on_free() && folio_test_mlocked(folio) &&
1511             !delay_rmap && folio_test_anon(folio)) {
1512                 kernel_init_pages(page, folio_nr_pages(folio));
1513         }
1514
1515         if (unlikely(__tlb_remove_folio_pages(tlb, page, nr, delay_rmap))) {
1516                 *force_flush = true;
1517                 *force_break = true;
1518         }
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Zap or skip at least one present PTE, trying to batch-process subsequent
1523  * PTEs that map consecutive pages of the same folio.
1524  *
1525  * Returns the number of processed (skipped or zapped) PTEs (at least 1).
1526  */
1527 static inline int zap_present_ptes(struct mmu_gather *tlb,
1528                 struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte, pte_t ptent,
1529                 unsigned int max_nr, unsigned long addr,
1530                 struct zap_details *details, int *rss, bool *force_flush,
1531                 bool *force_break)
1532 {
1533         const fpb_t fpb_flags = FPB_IGNORE_DIRTY | FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY;
1534         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1535         struct folio *folio;
1536         struct page *page;
1537         int nr;
1538
1539         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1540         if (!page) {
1541                 /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
1542                 ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1543                 arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1544                 tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1545                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptent))
1546                         zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, 1,
1547                                                       details, ptent);
1548                 ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
1549                 return 1;
1550         }
1551
1552         folio = page_folio(page);
1553         if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
1554                 return 1;
1555
1556         /*
1557          * Make sure that the common "small folio" case is as fast as possible
1558          * by keeping the batching logic separate.
1559          */
1560         if (unlikely(folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
1561                 nr = folio_pte_batch(folio, addr, pte, ptent, max_nr, fpb_flags,
1562                                      NULL);
1563
1564                 zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, nr,
1565                                        addr, details, rss, force_flush,
1566                                        force_break);
1567                 return nr;
1568         }
1569         zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, 1, addr,
1570                                details, rss, force_flush, force_break);
1571         return 1;
1572 }
1573
1574 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1575                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1576                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1577                                 struct zap_details *details)
1578 {
1579         bool force_flush = false, force_break = false;
1580         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1581         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1582         spinlock_t *ptl;
1583         pte_t *start_pte;
1584         pte_t *pte;
1585         swp_entry_t entry;
1586         int nr;
1587
1588         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
1589         init_rss_vec(rss);
1590         start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1591         if (!pte)
1592                 return addr;
1593
1594         flush_tlb_batched_pending(mm);
1595         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1596         do {
1597                 pte_t ptent = ptep_get(pte);
1598                 struct folio *folio;
1599                 struct page *page;
1600                 int max_nr;
1601
1602                 nr = 1;
1603                 if (pte_none(ptent))
1604                         continue;
1605
1606                 if (need_resched())
1607                         break;
1608
1609                 if (pte_present(ptent)) {
1610                         max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1611                         nr = zap_present_ptes(tlb, vma, pte, ptent, max_nr,
1612                                               addr, details, rss, &force_flush,
1613                                               &force_break);
1614                         if (unlikely(force_break)) {
1615                                 addr += nr * PAGE_SIZE;
1616                                 break;
1617                         }
1618                         continue;
1619                 }
1620
1621                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1622                 if (is_device_private_entry(entry) ||
1623                     is_device_exclusive_entry(entry)) {
1624                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1625                         folio = page_folio(page);
1626                         if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
1627                                 continue;
1628                         /*
1629                          * Both device private/exclusive mappings should only
1630                          * work with anonymous page so far, so we don't need to
1631                          * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
1632                          * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
1633                          */
1634                         WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
1635                         rss[mm_counter(folio)]--;
1636                         if (is_device_private_entry(entry))
1637                                 folio_remove_rmap_pte(folio, page, vma);
1638                         folio_put(folio);
1639                 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
1640                         max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1641                         nr = swap_pte_batch(pte, max_nr, ptent);
1642                         /* Genuine swap entries, hence a private anon pages */
1643                         if (!should_zap_cows(details))
1644                                 continue;
1645                         rss[MM_SWAPENTS] -= nr;
1646                         free_swap_and_cache_nr(entry, nr);
1647                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
1648                         folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
1649                         if (!should_zap_folio(details, folio))
1650                                 continue;
1651                         rss[mm_counter(folio)]--;
1652                 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
1653                         /*
1654                          * For anon: always drop the marker; for file: only
1655                          * drop the marker if explicitly requested.
1656                          */
1657                         if (!vma_is_anonymous(vma) &&
1658                             !zap_drop_file_uffd_wp(details))
1659                                 continue;
1660                 } else if (is_hwpoison_entry(entry) ||
1661                            is_poisoned_swp_entry(entry)) {
1662                         if (!should_zap_cows(details))
1663                                 continue;
1664                 } else {
1665                         /* We should have covered all the swap entry types */
1666                         pr_alert("unrecognized swap entry 0x%lx\n", entry.val);
1667                         WARN_ON_ONCE(1);
1668                 }
1669                 clear_not_present_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
1670                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, nr, details, ptent);
1671         } while (pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr, addr != end);
1672
1673         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1674         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1675
1676         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1677         if (force_flush) {
1678                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1679                 tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
1680         }
1681         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1682
1683         /*
1684          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1685          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1686          * entries before releasing the ptl), free the batched
1687          * memory too. Come back again if we didn't do everything.
1688          */
1689         if (force_flush)
1690                 tlb_flush_mmu(tlb);
1691
1692         return addr;
1693 }
1694
1695 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1696                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1697                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1698                                 struct zap_details *details)
1699 {
1700         pmd_t *pmd;
1701         unsigned long next;
1702
1703         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1704         do {
1705                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1706                 if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1707                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
1708                                 __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false, NULL);
1709                         else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
1710                                 addr = next;
1711                                 continue;
1712                         }
1713                         /* fall through */
1714                 } else if (details && details->single_folio &&
1715                            folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
1716                            next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
1717                         spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
1718                         /*
1719                          * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
1720                          * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
1721                          * but not yet decremented compound_mapcount().
1722                          */
1723                         spin_unlock(ptl);
1724                 }
1725                 if (pmd_none(*pmd)) {
1726                         addr = next;
1727                         continue;
1728                 }
1729                 addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1730                 if (addr != next)
1731                         pmd--;
1732         } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);
1733
1734         return addr;
1735 }
1736
1737 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1738                                 struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
1739                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1740                                 struct zap_details *details)
1741 {
1742         pud_t *pud;
1743         unsigned long next;
1744
1745         pud = pud_offset(p4d, addr);
1746         do {
1747                 next = pud_addr_end(addr, end);
1748                 if (pud_trans_huge(*pud) || pud_devmap(*pud)) {
1749                         if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
1750                                 mmap_assert_locked(tlb->mm);
1751                                 split_huge_pud(vma, pud, addr);
1752                         } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
1753                                 goto next;
1754                         /* fall through */
1755                 }
1756                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1757                         continue;
1758                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1759 next:
1760                 cond_resched();
1761         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1762
1763         return addr;
1764 }
1765
1766 static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
1767                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1768                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1769                                 struct zap_details *details)
1770 {
1771         p4d_t *p4d;
1772         unsigned long next;
1773
1774         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
1775         do {
1776                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1777                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
1778                         continue;
1779                 next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
1780         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
1781
1782         return addr;
1783 }
1784
1785 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1786                              struct vm_area_struct *vma,
1787                              unsigned long addr, unsigned long end,
1788                              struct zap_details *details)
1789 {
1790         pgd_t *pgd;
1791         unsigned long next;
1792
1793         BUG_ON(addr >= end);
1794         tlb_start_vma(tlb, vma);
1795         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1796         do {
1797                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1798                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1799                         continue;
1800                 next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1801         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1802         tlb_end_vma(tlb, vma);
1803 }
1804
1805
1806 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1807                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1808                 unsigned long end_addr,
1809                 struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
1810 {
1811         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1812         unsigned long end;
1813
1814         if (start >= vma->vm_end)
1815                 return;
1816         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1817         if (end <= vma->vm_start)
1818                 return;
1819
1820         if (vma->vm_file)
1821                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1822
1823         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1824                 untrack_pfn(vma, 0, 0, mm_wr_locked);
1825
1826         if (start != end) {
1827                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1828                         /*
1829                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1830                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1831                          * However, vm_file will be NULL in the error
1832                          * cleanup path of mmap_region. When
1833                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1834                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1835                          * before calling this function to clean up.
1836                          * Since no pte has actually been setup, it is
1837                          * safe to do nothing in this case.
1838                          */
1839                         if (vma->vm_file) {
1840                                 zap_flags_t zap_flags = details ?
1841                                     details->zap_flags : 0;
1842                                 __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end,
1843                                                              NULL, zap_flags);
1844                         }
1845                 } else
1846                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1847         }
1848 }
1849
1850 /**
1851  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1852  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1853  * @mas: the maple state
1854  * @vma: the starting vma
1855  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1856  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1857  * @tree_end: The maximum index to check
1858  * @mm_wr_locked: lock flag
1859  *
1860  * Unmap all pages in the vma list.
1861  *
1862  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1863  *
1864  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1865  *
1866  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1867  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1868  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1869  * drops the lock and schedules.
1870  */
1871 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
1872                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1873                 unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
1874                 bool mm_wr_locked)
1875 {
1876         struct mmu_notifier_range range;
1877         struct zap_details details = {
1878                 .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
1879                 /* Careful - we need to zap private pages too! */
1880                 .even_cows = true,
1881         };
1882
1883         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
1884                                 start_addr, end_addr);
1885         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1886         do {
1887                 unsigned long start = start_addr;
1888                 unsigned long end = end_addr;
1889                 hugetlb_zap_begin(vma, &start, &end);
1890                 unmap_single_vma(tlb, vma, start, end, &details,
1891                                  mm_wr_locked);
1892                 hugetlb_zap_end(vma, &details);
1893                 vma = mas_find(mas, tree_end - 1);
1894         } while (vma && likely(!xa_is_zero(vma)));
1895         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1896 }
1897
1898 /**
1899  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1900  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1901  * @address: starting address of pages to zap
1902  * @size: number of bytes to zap
1903  * @details: details of shared cache invalidation
1904  *
1905  * The range must fit into one VMA.
1906  */
1907 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1908                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1909 {
1910         const unsigned long end = address + size;
1911         struct mmu_notifier_range range;
1912         struct mmu_gather tlb;
1913
1914         lru_add_drain();
1915         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1916                                 address, end);
1917         hugetlb_zap_begin(vma, &range.start, &range.end);
1918         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
1919         update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
1920         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1921         /*
1922          * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
1923          * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
1924          */
1925         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details, false);
1926         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1927         tlb_finish_mmu(&tlb);
1928         hugetlb_zap_end(vma, details);
1929 }
1930
1931 /**
1932  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1933  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1934  * @address: starting address of pages to zap
1935  * @size: number of bytes to zap
1936  *
1937  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1938  *
1939  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1940  *
1941  */
1942 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1943                 unsigned long size)
1944 {
1945         if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
1946                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1947                 return;
1948
1949         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1950 }
1951 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1952
1953 static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1954 {
1955         pgd_t *pgd;
1956         p4d_t *p4d;
1957         pud_t *pud;
1958         pmd_t *pmd;
1959
1960         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1961         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
1962         if (!p4d)
1963                 return NULL;
1964         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
1965         if (!pud)
1966                 return NULL;
1967         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1968         if (!pmd)
1969                 return NULL;
1970
1971         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1972         return pmd;
1973 }
1974
1975 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1976                         spinlock_t **ptl)
1977 {
1978         pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1979
1980         if (!pmd)
1981                 return NULL;
1982         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1983 }
1984
1985 static int validate_page_before_insert(struct page *page)
1986 {
1987         struct folio *folio = page_folio(page);
1988
1989         if (folio_test_anon(folio) || folio_test_slab(folio) ||
1990             page_has_type(page))
1991                 return -EINVAL;
1992         flush_dcache_folio(folio);
1993         return 0;
1994 }
1995
1996 static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1997                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1998 {
1999         struct folio *folio = page_folio(page);
2000
2001         if (!pte_none(ptep_get(pte)))
2002                 return -EBUSY;
2003         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2004         folio_get(folio);
2005         inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio));
2006         folio_add_file_rmap_pte(folio, page, vma);
2007         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
2008         return 0;
2009 }
2010
2011 /*
2012  * This is the old fallback for page remapping.
2013  *
2014  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
2015  * old drivers should use this, and they needed to mark their
2016  * pages reserved for the old functions anyway.
2017  */
2018 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2019                         struct page *page, pgprot_t prot)
2020 {
2021         int retval;
2022         pte_t *pte;
2023         spinlock_t *ptl;
2024
2025         retval = validate_page_before_insert(page);
2026         if (retval)
2027                 goto out;
2028         retval = -ENOMEM;
2029         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
2030         if (!pte)
2031                 goto out;
2032         retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
2033         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2034 out:
2035         return retval;
2036 }
2037
2038 static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
2039                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
2040 {
2041         int err;
2042
2043         if (!page_count(page))
2044                 return -EINVAL;
2045         err = validate_page_before_insert(page);
2046         if (err)
2047                 return err;
2048         return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
2049 }
2050
2051 /* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
2052  * when inserting pages in a loop.
2053  */
2054 static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2055                         struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
2056 {
2057         pmd_t *pmd = NULL;
2058         pte_t *start_pte, *pte;
2059         spinlock_t *pte_lock;
2060         struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
2061         unsigned long curr_page_idx = 0;
2062         unsigned long remaining_pages_total = *num;
2063         unsigned long pages_to_write_in_pmd;
2064         int ret;
2065 more:
2066         ret = -EFAULT;
2067         pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
2068         if (!pmd)
2069                 goto out;
2070
2071         pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
2072                 remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));
2073
2074         /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
2075         ret = -ENOMEM;
2076         if (pte_alloc(mm, pmd))
2077                 goto out;
2078
2079         while (pages_to_write_in_pmd) {
2080                 int pte_idx = 0;
2081                 const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);
2082
2083                 start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
2084                 if (!start_pte) {
2085                         ret = -EFAULT;
2086                         goto out;
2087                 }
2088                 for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
2089                         int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
2090                                 addr, pages[curr_page_idx], prot);
2091                         if (unlikely(err)) {
2092                                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
2093                                 ret = err;
2094                                 remaining_pages_total -= pte_idx;
2095                                 goto out;
2096                         }
2097                         addr += PAGE_SIZE;
2098                         ++curr_page_idx;
2099                 }
2100                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
2101                 pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
2102                 remaining_pages_total -= batch_size;
2103         }
2104         if (remaining_pages_total)
2105                 goto more;
2106         ret = 0;
2107 out:
2108         *num = remaining_pages_total;
2109         return ret;
2110 }
2111
2112 /**
2113  * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
2114  * @vma: user vma to map to
2115  * @addr: target start user address of these pages
2116  * @pages: source kernel pages
2117  * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
2118  * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
2119  *
2120  * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
2121  *
2122  * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
2123  * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
2124  *
2125  * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
2126  */
2127 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2128                         struct page **pages, unsigned long *num)
2129 {
2130         const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;
2131
2132         if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
2133                 return -EFAULT;
2134         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2135                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2136                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2137                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2138         }
2139         /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
2140         return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
2141 }
2142 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);
2143
2144 /**
2145  * vm_insert_page - insert single page into user vma
2146  * @vma: user vma to map to
2147  * @addr: target user address of this page
2148  * @page: source kernel page
2149  *
2150  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
2151  * into a user vma.
2152  *
2153  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
2154  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
2155  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
2156  * (see split_page()).
2157  *
2158  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
2159  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
2160  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
2161  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
2162  * ask for a shared writable mapping!
2163  *
2164  * The page does not need to be reserved.
2165  *
2166  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
2167  * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
2168  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
2169  * function from other places, for example from page-fault handler.
2170  *
2171  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2172  */
2173 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2174                         struct page *page)
2175 {
2176         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2177                 return -EFAULT;
2178         if (!page_count(page))
2179                 return -EINVAL;
2180         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2181                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2182                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2183                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2184         }
2185         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
2186 }
2187 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
2188
2189 /*
2190  * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
2191  * @vma: user vma to map to
2192  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2193  * @num: number of pages in page array
2194  * @offset: user's requested vm_pgoff
2195  *
2196  * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
2197  *
2198  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2199  */
2200 static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2201                                 unsigned long num, unsigned long offset)
2202 {
2203         unsigned long count = vma_pages(vma);
2204         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2205         int ret, i;
2206
2207         /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
2208         if (offset >= num)
2209                 return -ENXIO;
2210
2211         /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
2212         if (count > num - offset)
2213                 return -ENXIO;
2214
2215         for (i = 0; i < count; i++) {
2216                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
2217                 if (ret < 0)
2218                         return ret;
2219                 uaddr += PAGE_SIZE;
2220         }
2221
2222         return 0;
2223 }
2224
2225 /**
2226  * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
2227  * @vma: user vma to map to
2228  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2229  * @num: number of pages in page array
2230  *
2231  * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
2232  * requested vm_pgoff
2233  *
2234  * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
2235  * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
2236  * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
2237  * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
2238  * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
2239  *
2240  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2241  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2242  */
2243 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2244                                 unsigned long num)
2245 {
2246         return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
2247 }
2248 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);
2249
2250 /**
2251  * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
2252  * @vma: user vma to map to
2253  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2254  * @num: number of pages in page array
2255  *
2256  * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
2257  * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
2258  * vm_pgoff.
2259  *
2260  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2261  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2262  */
2263 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2264                                 unsigned long num)
2265 {
2266         return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
2267 }
2268 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);
2269
2270 static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2271                         pfn_t pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
2272 {
2273         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2274         pte_t *pte, entry;
2275         spinlock_t *ptl;
2276
2277         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
2278         if (!pte)
2279                 return VM_FAULT_OOM;
2280         entry = ptep_get(pte);
2281         if (!pte_none(entry)) {
2282                 if (mkwrite) {
2283                         /*
2284                          * For read faults on private mappings the PFN passed
2285                          * in may not match the PFN we have mapped if the
2286                          * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
2287                          * case we are creating a writable PTE for a shared
2288                          * mapping and we expect the PFNs to match. If they
2289                          * don't match, we are likely racing with block
2290                          * allocation and mapping invalidation so just skip the
2291                          * update.
2292                          */
2293                         if (pte_pfn(entry) != pfn_t_to_pfn(pfn)) {
2294                                 WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
2295                                 goto out_unlock;
2296                         }
2297                         entry = pte_mkyoung(entry);
2298                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2299                         if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
2300                                 update_mmu_cache(vma, addr, pte);
2301                 }
2302                 goto out_unlock;
2303         }
2304
2305         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2306         if (pfn_t_devmap(pfn))
2307                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
2308         else
2309                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
2310
2311         if (mkwrite) {
2312                 entry = pte_mkyoung(entry);
2313                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2314         }
2315
2316         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
2317         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
2318
2319 out_unlock:
2320         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2321         return VM_FAULT_NOPAGE;
2322 }
2323
2324 /**
2325  * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
2326  * @vma: user vma to map to
2327  * @addr: target user address of this page
2328  * @pfn: source kernel pfn
2329  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
2330  *
2331  * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
2332  * to override pgprot on a per-page basis.
2333  *
2334  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
2335  * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
2336  * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
2337  * impractical.
2338  *
2339  * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
2340  * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
2341  * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
2342  *
2343  * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
2344  * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
2345  * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
2346  * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
2347  * if needed. (See for example mprotect()).
2348  *
2349  * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
2350  * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
2351  * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
2352  * of COW.
2353  *
2354  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2355  * Return: vm_fault_t value.
2356  */
2357 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2358                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
2359 {
2360         /*
2361          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
2362          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
2363          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
2364          * try to keep these invariants in place for everybody.
2365          */
2366         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
2367         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
2368                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
2369         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
2370         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
2371
2372         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2373                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2374
2375         if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
2376                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2377
2378         track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
2379
2380         return insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot,
2381                         false);
2382 }
2383 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);
2384
2385 /**
2386  * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
2387  * @vma: user vma to map to
2388  * @addr: target user address of this page
2389  * @pfn: source kernel pfn
2390  *
2391  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
2392  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
2393  *
2394  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
2395  * in that case the handler should return the result of this function.
2396  *
2397  * vma cannot be a COW mapping.
2398  *
2399  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
2400  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
2401  *
2402  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2403  * Return: vm_fault_t value.
2404  */
2405 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2406                         unsigned long pfn)
2407 {
2408         return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
2409 }
2410 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);
2411
2412 static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, pfn_t pfn)
2413 {
2414         /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
2415         if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
2416                 return true;
2417         if (pfn_t_devmap(pfn))
2418                 return true;
2419         if (pfn_t_special(pfn))
2420                 return true;
2421         if (is_zero_pfn(pfn_t_to_pfn(pfn)))
2422                 return true;
2423         return false;
2424 }
2425
2426 static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
2427                 unsigned long addr, pfn_t pfn, bool mkwrite)
2428 {
2429         pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
2430         int err;
2431
2432         BUG_ON(!vm_mixed_ok(vma, pfn));
2433
2434         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2435                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2436
2437         track_pfn_insert(vma, &pgprot, pfn);
2438
2439         if (!pfn_modify_allowed(pfn_t_to_pfn(pfn), pgprot))
2440                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2441
2442         /*
2443          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
2444          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
2445          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
2446          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
2447          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
2448          */
2449         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) &&
2450             !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
2451                 struct page *page;
2452
2453                 /*
2454                  * At this point we are committed to insert_page()
2455                  * regardless of whether the caller specified flags that
2456                  * result in pfn_t_has_page() == false.
2457                  */
2458                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
2459                 err = insert_page(vma, addr, page, pgprot);
2460         } else {
2461                 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
2462         }
2463
2464         if (err == -ENOMEM)
2465                 return VM_FAULT_OOM;
2466         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2467                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2468
2469         return VM_FAULT_NOPAGE;
2470 }
2471
2472 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2473                 pfn_t pfn)
2474 {
2475         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
2476 }
2477 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);
2478
2479 /*
2480  *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
2481  *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
2482  *  the same entry was actually inserted.
2483  */
2484 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2485                 unsigned long addr, pfn_t pfn)
2486 {
2487         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
2488 }
2489 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed_mkwrite);
2490
2491 /*
2492  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
2493  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
2494  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
2495  */
2496 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2497                         unsigned long addr, unsigned long end,
2498                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2499 {
2500         pte_t *pte, *mapped_pte;
2501         spinlock_t *ptl;
2502         int err = 0;
2503
2504         mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2505         if (!pte)
2506                 return -ENOMEM;
2507         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2508         do {
2509                 BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
2510                 if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
2511                         err = -EACCES;
2512                         break;
2513                 }
2514                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
2515                 pfn++;
2516         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2517         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2518         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2519         return err;
2520 }
2521
2522 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2523                         unsigned long addr, unsigned long end,
2524                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2525 {
2526         pmd_t *pmd;
2527         unsigned long next;
2528         int err;
2529
2530         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2531         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
2532         if (!pmd)
2533                 return -ENOMEM;
2534         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
2535         do {
2536                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2537                 err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2538                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2539                 if (err)
2540                         return err;
2541         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2542         return 0;
2543 }
2544
2545 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2546                         unsigned long addr, unsigned long end,
2547                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2548 {
2549         pud_t *pud;
2550         unsigned long next;
2551         int err;
2552
2553         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2554         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
2555         if (!pud)
2556                 return -ENOMEM;
2557         do {
2558                 next = pud_addr_end(addr, end);
2559                 err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2560                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2561                 if (err)
2562                         return err;
2563         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2564         return 0;
2565 }
2566
2567 static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2568                         unsigned long addr, unsigned long end,
2569                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2570 {
2571         p4d_t *p4d;
2572         unsigned long next;
2573         int err;
2574
2575         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2576         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
2577         if (!p4d)
2578                 return -ENOMEM;
2579         do {
2580                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2581                 err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2582                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2583                 if (err)
2584                         return err;
2585         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2586         return 0;
2587 }
2588
2589 /*
2590  * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
2591  * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
2592  */
2593 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2594                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2595 {
2596         pgd_t *pgd;
2597         unsigned long next;
2598         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2599         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2600         int err;
2601
2602         if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
2603                 return -EINVAL;
2604
2605         /*
2606          * Physically remapped pages are special. Tell the
2607          * rest of the world about it:
2608          *   VM_IO tells people not to look at these pages
2609          *      (accesses can have side effects).
2610          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
2611          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
2612          *      with them.
2613          *   VM_DONTEXPAND
2614          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
2615          *   VM_DONTDUMP
2616          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
2617          *
2618          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
2619          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
2620          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
2621          * See vm_normal_page() for details.
2622          */
2623         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
2624                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
2625                         return -EINVAL;
2626                 vma->vm_pgoff = pfn;
2627         }
2628
2629         vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
2630
2631         BUG_ON(addr >= end);
2632         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2633         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2634         flush_cache_range(vma, addr, end);
2635         do {
2636                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2637                 err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2638                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2639                 if (err)
2640                         return err;
2641         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2642
2643         return 0;
2644 }
2645
2646 /**
2647  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
2648  * @vma: user vma to map to
2649  * @addr: target page aligned user address to start at
2650  * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
2651  * @size: size of mapping area
2652  * @prot: page protection flags for this mapping
2653  *
2654  * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
2655  *
2656  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2657  */
2658 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2659                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2660 {
2661         int err;
2662
2663         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
2664         if (err)
2665                 return -EINVAL;
2666
2667         err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
2668         if (err)
2669                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size), true);
2670         return err;
2671 }
2672 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
2673
2674 /**
2675  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
2676  * @vma: user vma to map to
2677  * @start: start of the physical memory to be mapped
2678  * @len: size of area
2679  *
2680  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
2681  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
2682  * we'll figure out the rest from the vma information.
2683  *
2684  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
2685  * whatever write-combining details or similar.
2686  *
2687  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2688  */
2689 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
2690 {
2691         unsigned long vm_len, pfn, pages;
2692
2693         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
2694         if (start + len < start)
2695                 return -EINVAL;
2696         /*
2697          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
2698          * but we've historically allowed it because IO memory might
2699          * just have smaller alignment.
2700          */
2701         len += start & ~PAGE_MASK;
2702         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
2703         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2704         if (pfn + pages < pfn)
2705                 return -EINVAL;
2706
2707         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
2708         if (vma->vm_pgoff > pages)
2709                 return -EINVAL;
2710         pfn += vma->vm_pgoff;
2711         pages -= vma->vm_pgoff;
2712
2713         /* Can we fit all of the mapping? */
2714         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
2715         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
2716                 return -EINVAL;
2717
2718         /* Ok, let it rip */
2719         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
2720 }
2721 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
2722
2723 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2724                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2725                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2726                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2727 {
2728         pte_t *pte, *mapped_pte;
2729         int err = 0;
2730         spinlock_t *ptl;
2731
2732         if (create) {
2733                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2734                         pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
2735                         pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2736                 if (!pte)
2737                         return -ENOMEM;
2738         } else {
2739                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2740                         pte_offset_kernel(pmd, addr) :
2741                         pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2742                 if (!pte)
2743                         return -EINVAL;
2744         }
2745
2746         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2747
2748         if (fn) {
2749                 do {
2750                         if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
2751                                 err = fn(pte++, addr, data);
2752                                 if (err)
2753                                         break;
2754                         }
2755                 } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2756         }
2757         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
2758
2759         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2760
2761         if (mm != &init_mm)
2762                 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2763         return err;
2764 }
2765
2766 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2767                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2768                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2769                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2770 {
2771         pmd_t *pmd;
2772         unsigned long next;
2773         int err = 0;
2774
2775         BUG_ON(pud_leaf(*pud));
2776
2777         if (create) {
2778                 pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
2779                 if (!pmd)
2780                         return -ENOMEM;
2781         } else {
2782                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
2783         }
2784         do {
2785                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2786                 if (pmd_none(*pmd) && !create)
2787                         continue;
2788                 if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
2789                         return -EINVAL;
2790                 if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
2791                         if (!create)
2792                                 continue;
2793                         pmd_clear_bad(pmd);
2794                 }
2795                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2796                                          fn, data, create, mask);
2797                 if (err)
2798                         break;
2799         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2800
2801         return err;
2802 }
2803
2804 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2805                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2806                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2807                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2808 {
2809         pud_t *pud;
2810         unsigned long next;
2811         int err = 0;
2812
2813         if (create) {
2814                 pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
2815                 if (!pud)
2816                         return -ENOMEM;
2817         } else {
2818                 pud = pud_offset(p4d, addr);
2819         }
2820         do {
2821                 next = pud_addr_end(addr, end);
2822                 if (pud_none(*pud) && !create)
2823                         continue;
2824                 if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
2825                         return -EINVAL;
2826                 if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
2827                         if (!create)
2828                                 continue;
2829                         pud_clear_bad(pud);
2830                 }
2831                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2832                                          fn, data, create, mask);
2833                 if (err)
2834                         break;
2835         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2836
2837         return err;
2838 }
2839
2840 static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2841                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2842                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2843                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2844 {
2845         p4d_t *p4d;
2846         unsigned long next;
2847         int err = 0;
2848
2849         if (create) {
2850                 p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
2851                 if (!p4d)
2852                         return -ENOMEM;
2853         } else {
2854                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
2855         }
2856         do {
2857                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2858                 if (p4d_none(*p4d) && !create)
2859                         continue;
2860                 if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
2861                         return -EINVAL;
2862                 if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
2863                         if (!create)
2864                                 continue;
2865                         p4d_clear_bad(p4d);
2866                 }
2867                 err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2868                                          fn, data, create, mask);
2869                 if (err)
2870                         break;
2871         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2872
2873         return err;
2874 }
2875
2876 static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2877                                  unsigned long size, pte_fn_t fn,
2878                                  void *data, bool create)
2879 {
2880         pgd_t *pgd;
2881         unsigned long start = addr, next;
2882         unsigned long end = addr + size;
2883         pgtbl_mod_mask mask = 0;
2884         int err = 0;
2885
2886         if (WARN_ON(addr >= end))
2887                 return -EINVAL;
2888
2889         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2890         do {
2891                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2892                 if (pgd_none(*pgd) && !create)
2893                         continue;
2894                 if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
2895                         return -EINVAL;
2896                 if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
2897                         if (!create)
2898                                 continue;
2899                         pgd_clear_bad(pgd);
2900                 }
2901                 err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2902                                          fn, data, create, &mask);
2903                 if (err)
2904                         break;
2905         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2906
2907         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
2908                 arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);
2909
2910         return err;
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
2915  * and calling a provided function on each leaf page table.
2916  */
2917 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2918                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2919 {
2920         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
2921 }
2922 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
2923
2924 /*
2925  * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
2926  * each leaf page table where it exists.
2927  *
2928  * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
2929  * where they are absent.
2930  */
2931 int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2932                                  unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2933 {
2934         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
2935 }
2936 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_existing_page_range);
2937
2938 /*
2939  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
2940  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
2941  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
2942  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
2943  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
2944  * and do_anonymous_page can safely check later on).
2945  */
2946 static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
2947 {
2948         int same = 1;
2949 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
2950         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
2951                 spin_lock(vmf->ptl);
2952                 same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
2953                 spin_unlock(vmf->ptl);
2954         }
2955 #endif
2956         pte_unmap(vmf->pte);
2957         vmf->pte = NULL;
2958         return same;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Return:
2963  *      0:              copied succeeded
2964  *      -EHWPOISON:     copy failed due to hwpoison in source page
2965  *      -EAGAIN:        copied failed (some other reason)
2966  */
2967 static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
2968                                       struct vm_fault *vmf)
2969 {
2970         int ret;
2971         void *kaddr;
2972         void __user *uaddr;
2973         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2974         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2975         unsigned long addr = vmf->address;
2976
2977         if (likely(src)) {
2978                 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma)) {
2979                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
2980                         return -EHWPOISON;
2981                 }
2982                 return 0;
2983         }
2984
2985         /*
2986          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
2987          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
2988          * just copying from the original user address. If that
2989          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
2990          */
2991         kaddr = kmap_local_page(dst);
2992         pagefault_disable();
2993         uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);
2994
2995         /*
2996          * On architectures with software "accessed" bits, we would
2997          * take a double page fault, so mark it accessed here.
2998          */
2999         vmf->pte = NULL;
3000         if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
3001                 pte_t entry;
3002
3003                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3004                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3005                         /*
3006                          * Other thread has already handled the fault
3007                          * and update local tlb only
3008                          */
3009                         if (vmf->pte)
3010                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
3011                         ret = -EAGAIN;
3012                         goto pte_unlock;
3013                 }
3014
3015                 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3016                 if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
3017                         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
3018         }
3019
3020         /*
3021          * This really shouldn't fail, because the page is there
3022          * in the page tables. But it might just be unreadable,
3023          * in which case we just give up and fill the result with
3024          * zeroes.
3025          */
3026         if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
3027                 if (vmf->pte)
3028                         goto warn;
3029
3030                 /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
3031                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3032                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3033                         /* The PTE changed under us, update local tlb */
3034                         if (vmf->pte)
3035                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
3036                         ret = -EAGAIN;
3037                         goto pte_unlock;
3038                 }
3039
3040                 /*
3041                  * The same page can be mapped back since last copy attempt.
3042                  * Try to copy again under PTL.
3043                  */
3044                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
3045                         /*
3046                          * Give a warn in case there can be some obscure
3047                          * use-case
3048                          */
3049 warn:
3050                         WARN_ON_ONCE(1);
3051                         clear_page(kaddr);
3052                 }
3053         }
3054
3055         ret = 0;
3056
3057 pte_unlock:
3058         if (vmf->pte)
3059                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3060         pagefault_enable();
3061         kunmap_local(kaddr);
3062         flush_dcache_page(dst);
3063
3064         return ret;
3065 }
3066
3067 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
3068 {
3069         struct file *vm_file = vma->vm_file;
3070
3071         if (vm_file)
3072                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
3073
3074         /*
3075          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
3076          * a default GFP_KERNEL for them.
3077          */
3078         return GFP_KERNEL;
3079 }
3080
3081 /*
3082  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
3083  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
3084  *
3085  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
3086  */
3087 static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3088 {
3089         vm_fault_t ret;
3090         unsigned int old_flags = vmf->flags;
3091
3092         vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
3093
3094         if (vmf->vma->vm_file &&
3095             IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
3096                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3097
3098         ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
3099         /* Restore original flags so that caller is not surprised */
3100         vmf->flags = old_flags;
3101         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
3102                 return ret;
3103         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
3104                 folio_lock(folio);
3105                 if (!folio->mapping) {
3106                         folio_unlock(folio);
3107                         return 0; /* retry */
3108                 }
3109                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
3110         } else
3111                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
3112         return ret;
3113 }
3114
3115 /*
3116  * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
3117  *
3118  * The function expects the page to be locked and unlocks it.
3119  */
3120 static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
3121 {
3122         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3123         struct address_space *mapping;
3124         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3125         bool dirtied;
3126         bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;
3127
3128         dirtied = folio_mark_dirty(folio);
3129         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
3130         /*
3131          * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
3132          * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
3133          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
3134          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
3135          */
3136         mapping = folio_raw_mapping(folio);
3137         folio_unlock(folio);
3138
3139         if (!page_mkwrite)
3140                 file_update_time(vma->vm_file);
3141
3142         /*
3143          * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
3144          *
3145          * mapping may be NULL here because some device drivers do not
3146          * set page.mapping but still dirty their pages
3147          *
3148          * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
3149          * is pinning the mapping, as per above.
3150          */
3151         if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
3152                 struct file *fpin;
3153
3154                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
3155                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3156                 if (fpin) {
3157                         fput(fpin);
3158                         return VM_FAULT_COMPLETED;
3159                 }
3160         }
3161
3162         return 0;
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
3167  *
3168  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
3169  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
3170  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
3171  * any related book-keeping.
3172  */
3173 static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3174         __releases(vmf->ptl)
3175 {
3176         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3177         pte_t entry;
3178
3179         VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
3180
3181         if (folio) {
3182                 VM_BUG_ON(folio_test_anon(folio) &&
3183                           !PageAnonExclusive(vmf->page));
3184                 /*
3185                  * Clear the folio's cpupid information as the existing
3186                  * information potentially belongs to a now completely
3187                  * unrelated process.
3188                  */
3189                 folio_xchg_last_cpupid(folio, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
3190         }
3191
3192         flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3193         entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3194         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3195         if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
3196                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3197         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3198         count_vm_event(PGREUSE);
3199 }
3200
3201 /*
3202  * We could add a bitflag somewhere, but for now, we know that all
3203  * vm_ops that have a ->map_pages have been audited and don't need
3204  * the mmap_lock to be held.
3205  */
3206 static inline vm_fault_t vmf_can_call_fault(const struct vm_fault *vmf)
3207 {
3208         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3209
3210         if (vma->vm_ops->map_pages || !(vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK))
3211                 return 0;
3212         vma_end_read(vma);
3213         return VM_FAULT_RETRY;
3214 }
3215
3216 vm_fault_t vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
3217 {
3218         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3219
3220         if (likely(vma->anon_vma))
3221                 return 0;
3222         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3223                 vma_end_read(vma);
3224                 return VM_FAULT_RETRY;
3225         }
3226         if (__anon_vma_prepare(vma))
3227                 return VM_FAULT_OOM;
3228         return 0;
3229 }
3230
3231 /*
3232  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
3233  * either due to COW or unsharing.
3234  *
3235  * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
3236  * without the ptl held.
3237  *
3238  * High level logic flow:
3239  *
3240  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
3241  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
3242  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
3243  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
3244  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
3245  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
3246  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
3247  */
3248 static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
3249 {
3250         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3251         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3252         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3253         struct folio *old_folio = NULL;
3254         struct folio *new_folio = NULL;
3255         pte_t entry;
3256         int page_copied = 0;
3257         struct mmu_notifier_range range;
3258         vm_fault_t ret;
3259         bool pfn_is_zero;
3260
3261         delayacct_wpcopy_start();
3262
3263         if (vmf->page)
3264                 old_folio = page_folio(vmf->page);
3265         ret = vmf_anon_prepare(vmf);
3266         if (unlikely(ret))
3267                 goto out;
3268
3269         pfn_is_zero = is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte));
3270         new_folio = folio_prealloc(mm, vma, vmf->address, pfn_is_zero);
3271         if (!new_folio)
3272                 goto oom;
3273
3274         if (!pfn_is_zero) {
3275                 int err;
3276
3277                 err = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
3278                 if (err) {
3279                         /*
3280                          * COW failed, if the fault was solved by other,
3281                          * it's fine. If not, userspace would re-fault on
3282                          * the same address and we will handle the fault
3283                          * from the second attempt.
3284                          * The -EHWPOISON case will not be retried.
3285                          */
3286                         folio_put(new_folio);
3287                         if (old_folio)
3288                                 folio_put(old_folio);
3289
3290                         delayacct_wpcopy_end();
3291                         return err == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
3292                 }
3293                 kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
3294         }
3295
3296         __folio_mark_uptodate(new_folio);
3297
3298         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
3299                                 vmf->address & PAGE_MASK,
3300                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
3301         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3302
3303         /*
3304          * Re-check the pte - we dropped the lock
3305          */
3306         vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
3307         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3308                 if (old_folio) {
3309                         if (!folio_test_anon(old_folio)) {
3310                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(old_folio));
3311                                 inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3312                         }
3313                 } else {
3314                         ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
3315                         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3316                 }
3317                 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3318                 entry = mk_pte(&new_folio->page, vma->vm_page_prot);
3319                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
3320                 if (unlikely(unshare)) {
3321                         if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3322                                 entry = pte_mksoft_dirty(entry);
3323                         if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3324                                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
3325                 } else {
3326                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3327                 }
3328
3329                 /*
3330                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
3331                  * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
3332                  * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
3333                  * that left a window where the new PTE could be loaded into
3334                  * some TLBs while the old PTE remains in others.
3335                  */
3336                 ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
3337                 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address);
3338                 folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
3339                 /*
3340                  * We call the notify macro here because, when using secondary
3341                  * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
3342                  * new page to be mapped directly into the secondary page table.
3343                  */
3344                 BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
3345                 set_pte_at_notify(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
3346                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3347                 if (old_folio) {
3348                         /*
3349                          * Only after switching the pte to the new page may
3350                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
3351                          * process may come and find the rmap count decremented
3352                          * before the pte is switched to the new page, and
3353                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
3354                          * here still points into it and can be read by other
3355                          * threads.
3356                          *
3357                          * The critical issue is to order this
3358                          * folio_remove_rmap_pte() with the ptp_clear_flush
3359                          * above. Those stores are ordered by (if nothing else,)
3360                          * the barrier present in the atomic_add_negative
3361                          * in folio_remove_rmap_pte();
3362                          *
3363                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
3364                          * no process can access the old page before the
3365                          * decremented mapcount is visible. And the old page
3366                          * cannot be reused until after the decremented
3367                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
3368                          * old page will be flushed before it can be reused.
3369                          */
3370                         folio_remove_rmap_pte(old_folio, vmf->page, vma);
3371                 }
3372
3373                 /* Free the old page.. */
3374                 new_folio = old_folio;
3375                 page_copied = 1;
3376                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3377         } else if (vmf->pte) {
3378                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
3379                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3380         }
3381
3382         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3383
3384         if (new_folio)
3385                 folio_put(new_folio);
3386         if (old_folio) {
3387                 if (page_copied)
3388                         free_swap_cache(old_folio);
3389                 folio_put(old_folio);
3390         }
3391
3392         delayacct_wpcopy_end();
3393         return 0;
3394 oom:
3395         ret = VM_FAULT_OOM;
3396 out:
3397         if (old_folio)
3398                 folio_put(old_folio);
3399
3400         delayacct_wpcopy_end();
3401         return ret;
3402 }
3403
3404 /**
3405  * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
3406  *                        writeable once the page is prepared
3407  *
3408  * @vmf: structure describing the fault
3409  * @folio: the folio of vmf->page
3410  *
3411  * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
3412  * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
3413  * It handles locking of PTE and modifying it.
3414  *
3415  * The function expects the page to be locked or other protection against
3416  * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
3417  *
3418  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
3419  * we acquired PTE lock.
3420  */
3421 static vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3422 {
3423         WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
3424         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3425                                        &vmf->ptl);
3426         if (!vmf->pte)
3427                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3428         /*
3429          * We might have raced with another page fault while we released the
3430          * pte_offset_map_lock.
3431          */
3432         if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
3433                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
3434                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3435                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3436         }
3437         wp_page_reuse(vmf, folio);
3438         return 0;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
3443  * mapping
3444  */
3445 static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
3446 {
3447         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3448
3449         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
3450                 vm_fault_t ret;
3451
3452                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3453                 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
3454                 if (ret)
3455                         return ret;
3456
3457                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
3458                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
3459                 if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
3460                         return ret;
3461                 return finish_mkwrite_fault(vmf, NULL);
3462         }
3463         wp_page_reuse(vmf, NULL);
3464         return 0;
3465 }
3466
3467 static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3468         __releases(vmf->ptl)
3469 {
3470         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3471         vm_fault_t ret = 0;
3472
3473         folio_get(folio);
3474
3475         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3476                 vm_fault_t tmp;
3477
3478                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3479                 tmp = vmf_can_call_fault(vmf);
3480                 if (tmp) {
3481                         folio_put(folio);
3482                         return tmp;
3483                 }
3484
3485                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
3486                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
3487                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3488                         folio_put(folio);
3489                         return tmp;
3490                 }
3491                 tmp = finish_mkwrite_fault(vmf, folio);
3492                 if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
3493                         folio_unlock(folio);
3494                         folio_put(folio);
3495                         return tmp;
3496                 }
3497         } else {
3498                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3499                 folio_lock(folio);
3500         }
3501         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
3502         folio_put(folio);
3503
3504         return ret;
3505 }
3506
3507 static bool wp_can_reuse_anon_folio(struct folio *folio,
3508                                     struct vm_area_struct *vma)
3509 {
3510         /*
3511          * We could currently only reuse a subpage of a large folio if no
3512          * other subpages of the large folios are still mapped. However,
3513          * let's just consistently not reuse subpages even if we could
3514          * reuse in that scenario, and give back a large folio a bit
3515          * sooner.
3516          */
3517         if (folio_test_large(folio))
3518                 return false;
3519
3520         /*
3521          * We have to verify under folio lock: these early checks are
3522          * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
3523          * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
3524          *
3525          * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
3526          */
3527         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
3528                 return false;
3529         if (!folio_test_lru(folio))
3530                 /*
3531                  * We cannot easily detect+handle references from
3532                  * remote LRU caches or references to LRU folios.
3533                  */
3534                 lru_add_drain();
3535         if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
3536                 return false;
3537         if (!folio_trylock(folio))
3538                 return false;
3539         if (folio_test_swapcache(folio))
3540                 folio_free_swap(folio);
3541         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
3542                 folio_unlock(folio);
3543                 return false;
3544         }
3545         /*
3546          * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
3547          * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
3548          * sunglasses. Hit it.
3549          */
3550         folio_move_anon_rmap(folio, vma);
3551         folio_unlock(folio);
3552         return true;
3553 }
3554
3555 /*
3556  * This routine handles present pages, when
3557  * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
3558  * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
3559  *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
3560  *
3561  * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
3562  * shared-page counter for the old page.
3563  *
3564  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
3565  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
3566  * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
3567  * done any necessary COW.
3568  *
3569  * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
3570  * though the page will change only once the write actually happens. This
3571  * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
3572  *
3573  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3574  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
3575  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
3576  */
3577 static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
3578         __releases(vmf->ptl)
3579 {
3580         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3581         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3582         struct folio *folio = NULL;
3583         pte_t pte;
3584
3585         if (likely(!unshare)) {
3586                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
3587                         if (!userfaultfd_wp_async(vma)) {
3588                                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3589                                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
3590                         }
3591
3592                         /*
3593                          * Nothing needed (cache flush, TLB invalidations,
3594                          * etc.) because we're only removing the uffd-wp bit,
3595                          * which is completely invisible to the user.
3596                          */
3597                         pte = pte_clear_uffd_wp(ptep_get(vmf->pte));
3598
3599                         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
3600                         /*
3601                          * Update this to be prepared for following up CoW
3602                          * handling
3603                          */
3604                         vmf->orig_pte = pte;
3605                 }
3606
3607                 /*
3608                  * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
3609                  * is flushed in this case before copying.
3610                  */
3611                 if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
3612                              mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
3613                         flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
3614         }
3615
3616         vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);
3617
3618         if (vmf->page)
3619                 folio = page_folio(vmf->page);
3620
3621         /*
3622          * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
3623          * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
3624          */
3625         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
3626                 /*
3627                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
3628                  * VM_PFNMAP VMA.
3629                  *
3630                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
3631                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
3632                  */
3633                 if (!vmf->page)
3634                         return wp_pfn_shared(vmf);
3635                 return wp_page_shared(vmf, folio);
3636         }
3637
3638         /*
3639          * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
3640          * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
3641          *
3642          * If we encounter a page that is marked exclusive, we must reuse
3643          * the page without further checks.
3644          */
3645         if (folio && folio_test_anon(folio) &&
3646             (PageAnonExclusive(vmf->page) || wp_can_reuse_anon_folio(folio, vma))) {
3647                 if (!PageAnonExclusive(vmf->page))
3648                         SetPageAnonExclusive(vmf->page);
3649                 if (unlikely(unshare)) {
3650                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3651                         return 0;
3652                 }
3653                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3654                 return 0;
3655         }
3656         /*
3657          * Ok, we need to copy. Oh, well..
3658          */
3659         if (folio)
3660                 folio_get(folio);
3661
3662         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3663 #ifdef CONFIG_KSM
3664         if (folio && folio_test_ksm(folio))
3665                 count_vm_event(COW_KSM);
3666 #endif
3667         return wp_page_copy(vmf);
3668 }
3669
3670 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
3671                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
3672                 struct zap_details *details)
3673 {
3674         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
3675 }
3676
3677 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
3678                                             pgoff_t first_index,
3679                                             pgoff_t last_index,
3680                                             struct zap_details *details)
3681 {
3682         struct vm_area_struct *vma;
3683         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
3684
3685         vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
3686                 vba = vma->vm_pgoff;
3687                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
3688                 zba = max(first_index, vba);
3689                 zea = min(last_index, vea);
3690
3691                 unmap_mapping_range_vma(vma,
3692                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3693                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3694                                 details);
3695         }
3696 }
3697
3698 /**
3699  * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
3700  * @folio: The locked folio to be unmapped.
3701  *
3702  * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
3703  * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
3704  * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
3705  * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
3706  * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
3707  * to unmap it finally.
3708  */
3709 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
3710 {
3711         struct address_space *mapping = folio->mapping;
3712         struct zap_details details = { };
3713         pgoff_t first_index;
3714         pgoff_t last_index;
3715
3716         VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3717
3718         first_index = folio->index;
3719         last_index = folio_next_index(folio) - 1;
3720
3721         details.even_cows = false;
3722         details.single_folio = folio;
3723         details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
3724
3725         i_mmap_lock_read(mapping);
3726         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3727                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3728                                          last_index, &details);
3729         i_mmap_unlock_read(mapping);
3730 }
3731
3732 /**
3733  * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
3734  * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
3735  * @start: Index of first page to be unmapped.
3736  * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
3737  * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
3738  *
3739  * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
3740  * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
3741  * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
3742  * cache.
3743  */
3744 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
3745                 pgoff_t nr, bool even_cows)
3746 {
3747         struct zap_details details = { };
3748         pgoff_t first_index = start;
3749         pgoff_t last_index = start + nr - 1;
3750
3751         details.even_cows = even_cows;
3752         if (last_index < first_index)
3753                 last_index = ULONG_MAX;
3754
3755         i_mmap_lock_read(mapping);
3756         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3757                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3758                                          last_index, &details);
3759         i_mmap_unlock_read(mapping);
3760 }
3761 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);
3762
3763 /**
3764  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
3765  * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
3766  * file.
3767  *
3768  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
3769  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
3770  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
3771  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
3772  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
3773  * partial pages.
3774  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
3775  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
3776  * end of the file.
3777  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
3778  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
3779  */
3780 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
3781                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
3782 {
3783         pgoff_t hba = (pgoff_t)(holebegin) >> PAGE_SHIFT;
3784         pgoff_t hlen = ((pgoff_t)(holelen) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3785
3786         /* Check for overflow. */
3787         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
3788                 long long holeend =
3789                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3790                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
3791                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
3792         }
3793
3794         unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
3795 }
3796 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
3797
3798 /*
3799  * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
3800  */
3801 static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
3802 {
3803         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3804         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3805         struct mmu_notifier_range range;
3806         vm_fault_t ret;
3807
3808         /*
3809          * We need a reference to lock the folio because we don't hold
3810          * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
3811          * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
3812          * have been removed already. If it happens to have already
3813          * been re-allocated after being freed all we do is lock and
3814          * unlock it.
3815          */
3816         if (!folio_try_get(folio))
3817                 return 0;
3818
3819         ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3820         if (ret) {
3821                 folio_put(folio);
3822                 return ret;
3823         }
3824         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
3825                                 vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
3826                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
3827         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3828
3829         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3830                                 &vmf->ptl);
3831         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3832                 restore_exclusive_pte(vma, vmf->page, vmf->address, vmf->pte);
3833
3834         if (vmf->pte)
3835                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3836         folio_unlock(folio);
3837         folio_put(folio);
3838
3839         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3840         return 0;
3841 }
3842
3843 static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
3844                                            struct vm_area_struct *vma,
3845                                            unsigned int fault_flags)
3846 {
3847         if (!folio_test_swapcache(folio))
3848                 return false;
3849         if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
3850             folio_test_mlocked(folio))
3851                 return true;
3852         /*
3853          * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3854          * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3855          * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
3856          * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
3857          */
3858         return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
3859                 folio_ref_count(folio) == 2;
3860 }
3861
3862 static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
3863 {
3864         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
3865                                        vmf->address, &vmf->ptl);
3866         if (!vmf->pte)
3867                 return 0;
3868         /*
3869          * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
3870          * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
3871          *
3872          * This should also cover the case where e.g. the pte changed
3873          * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
3874          * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
3875          */
3876         if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
3877                 pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
3878         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3879         return 0;
3880 }
3881
3882 static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
3883 {
3884         if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
3885                 return do_anonymous_page(vmf);
3886         else
3887                 return do_fault(vmf);
3888 }
3889
3890 /*
3891  * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
3892  * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
3893  */
3894 static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
3895 {
3896         /*
3897          * Just in case there're leftover special ptes even after the region
3898          * got unregistered - we can simply clear them.
3899          */
3900         if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
3901                 return pte_marker_clear(vmf);
3902
3903         return do_pte_missing(vmf);
3904 }
3905
3906 static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
3907 {
3908         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3909         unsigned long marker = pte_marker_get(entry);
3910
3911         /*
3912          * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
3913          * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
3914          */
3915         if (WARN_ON_ONCE(!marker))
3916                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3917
3918         /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
3919         if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
3920                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3921
3922         if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
3923                 return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);
3924
3925         /* This is an unknown pte marker */
3926         return VM_FAULT_SIGBUS;
3927 }
3928
3929 /*
3930  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3931  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3932  * We return with pte unmapped and unlocked.
3933  *
3934  * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
3935  * as does filemap_fault().
3936  */
3937 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
3938 {
3939         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3940         struct folio *swapcache, *folio = NULL;
3941         struct page *page;
3942         struct swap_info_struct *si = NULL;
3943         rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
3944         bool need_clear_cache = false;
3945         bool exclusive = false;
3946         swp_entry_t entry;
3947         pte_t pte;
3948         vm_fault_t ret = 0;
3949         void *shadow = NULL;
3950
3951         if (!pte_unmap_same(vmf))
3952                 goto out;
3953
3954         entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3955         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
3956                 if (is_migration_entry(entry)) {
3957                         migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3958                                              vmf->address);
3959                 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
3960                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3961                         ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
3962                 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
3963                         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3964                                 /*
3965                                  * migrate_to_ram is not yet ready to operate
3966                                  * under VMA lock.
3967                                  */
3968                                 vma_end_read(vma);
3969                                 ret = VM_FAULT_RETRY;
3970                                 goto out;
3971                         }
3972
3973                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3974                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3975                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3976                         if (unlikely(!vmf->pte ||
3977                                      !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
3978                                                         vmf->orig_pte)))
3979                                 goto unlock;
3980
3981                         /*
3982                          * Get a page reference while we know the page can't be
3983                          * freed.
3984                          */
3985                         get_page(vmf->page);
3986                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3987                         ret = vmf->page->pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
3988                         put_page(vmf->page);
3989                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
3990                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3991                 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
3992                         ret = handle_pte_marker(vmf);
3993                 } else {
3994                         print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
3995                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3996                 }
3997                 goto out;
3998         }
3999
4000         /* Prevent swapoff from happening to us. */
4001         si = get_swap_device(entry);
4002         if (unlikely(!si))
4003                 goto out;
4004
4005         folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
4006         if (folio)
4007                 page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
4008         swapcache = folio;
4009
4010         if (!folio) {
4011                 if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
4012                     __swap_count(entry) == 1) {
4013                         /*
4014                          * Prevent parallel swapin from proceeding with
4015                          * the cache flag. Otherwise, another thread may
4016                          * finish swapin first, free the entry, and swapout
4017                          * reusing the same entry. It's undetectable as
4018                          * pte_same() returns true due to entry reuse.
4019                          */
4020                         if (swapcache_prepare(entry)) {
4021                                 /* Relax a bit to prevent rapid repeated page faults */
4022                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4023                                 goto out;
4024                         }
4025                         need_clear_cache = true;
4026
4027                         /* skip swapcache */
4028                         folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0,
4029                                                 vma, vmf->address, false);
4030                         page = &folio->page;
4031                         if (folio) {
4032                                 __folio_set_locked(folio);
4033                                 __folio_set_swapbacked(folio);
4034
4035                                 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio,
4036                                                         vma->vm_mm, GFP_KERNEL,
4037                                                         entry)) {
4038                                         ret = VM_FAULT_OOM;
4039                                         goto out_page;
4040                                 }
4041                                 mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
4042
4043                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
4044                                 if (shadow)
4045                                         workingset_refault(folio, shadow);
4046
4047                                 folio_add_lru(folio);
4048
4049                                 /* To provide entry to swap_read_folio() */
4050                                 folio->swap = entry;
4051                                 swap_read_folio(folio, true, NULL);
4052                                 folio->private = NULL;
4053                         }
4054                 } else {
4055                         page = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4056                                                 vmf);
4057                         if (page)
4058                                 folio = page_folio(page);
4059                         swapcache = folio;
4060                 }
4061
4062                 if (!folio) {
4063                         /*
4064                          * Back out if somebody else faulted in this pte
4065                          * while we released the pte lock.
4066                          */
4067                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4068                                         vmf->address, &vmf->ptl);
4069                         if (likely(vmf->pte &&
4070                                    pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
4071                                 ret = VM_FAULT_OOM;
4072                         goto unlock;
4073                 }
4074
4075                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
4076                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
4077                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
4078                 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
4079         } else if (PageHWPoison(page)) {
4080                 /*
4081                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
4082                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
4083                  */
4084                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4085                 goto out_release;
4086         }
4087
4088         ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
4089         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
4090                 goto out_release;
4091
4092         if (swapcache) {
4093                 /*
4094                  * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
4095                  * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
4096                  * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
4097                  * swapcache, we need to check that the page's swap has not
4098                  * changed.
4099                  */
4100                 if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
4101                              page_swap_entry(page).val != entry.val))
4102                         goto out_page;
4103
4104                 /*
4105                  * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
4106                  * page->index of !PageKSM() pages would be nonlinear inside the
4107                  * anon VMA -- PageKSM() is lost on actual swapout.
4108                  */
4109                 folio = ksm_might_need_to_copy(folio, vma, vmf->address);
4110                 if (unlikely(!folio)) {
4111                         ret = VM_FAULT_OOM;
4112                         folio = swapcache;
4113                         goto out_page;
4114                 } else if (unlikely(folio == ERR_PTR(-EHWPOISON))) {
4115                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4116                         folio = swapcache;
4117                         goto out_page;
4118                 }
4119                 if (folio != swapcache)
4120                         page = folio_page(folio, 0);
4121
4122                 /*
4123                  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
4124                  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
4125                  * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
4126                  * caches if required.
4127                  */
4128                 if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
4129                     !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
4130                         lru_add_drain();
4131         }
4132
4133         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
4134
4135         /*
4136          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
4137          */
4138         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
4139                         &vmf->ptl);
4140         if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
4141                 goto out_nomap;
4142
4143         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
4144                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4145                 goto out_nomap;
4146         }
4147
4148         /*
4149          * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
4150          * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
4151          * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
4152          * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
4153          * check after taking the PT lock and making sure that nobody
4154          * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
4155          */
4156         BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
4157         BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
4158
4159         /*
4160          * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
4161          * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
4162          */
4163         if (!folio_test_ksm(folio)) {
4164                 exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
4165                 if (folio != swapcache) {
4166                         /*
4167                          * We have a fresh page that is not exposed to the
4168                          * swapcache -> certainly exclusive.
4169                          */
4170                         exclusive = true;
4171                 } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
4172                           data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
4173                         /*
4174                          * This is tricky: not all swap backends support
4175                          * concurrent page modifications while under writeback.
4176                          *
4177                          * So if we stumble over such a page in the swapcache
4178                          * we must not set the page exclusive, otherwise we can
4179                          * map it writable without further checks and modify it
4180                          * while still under writeback.
4181                          *
4182                          * For these problematic swap backends, simply drop the
4183                          * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
4184                          * writeback only if we fully unmapped the page and
4185                          * there are no unexpected references on the page after
4186                          * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
4187                          * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
4188                          * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
4189                          * it only R/O is fine.
4190                          */
4191                         exclusive = false;
4192                 }
4193         }
4194
4195         /*
4196          * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
4197          * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
4198          * so this must be called before swap_free().
4199          */
4200         arch_swap_restore(folio_swap(entry, folio), folio);
4201
4202         /*
4203          * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
4204          * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
4205          * yet.
4206          */
4207         swap_free(entry);
4208         if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
4209                 folio_free_swap(folio);
4210
4211         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4212         dec_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS);
4213         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4214
4215         /*
4216          * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
4217          * certainly not shared either because we just allocated them without
4218          * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
4219          * exclusivity.
4220          */
4221         if (!folio_test_ksm(folio) &&
4222             (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
4223                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4224                         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
4225                         vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
4226                 }
4227                 rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
4228         }
4229         flush_icache_page(vma, page);
4230         if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
4231                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
4232         if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
4233                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
4234         vmf->orig_pte = pte;
4235
4236         /* ksm created a completely new copy */
4237         if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
4238                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, vmf->address);
4239                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4240         } else {
4241                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, vmf->address,
4242                                         rmap_flags);
4243         }
4244
4245         VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
4246                         (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
4247         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
4248         arch_do_swap_page(vma->vm_mm, vma, vmf->address, pte, vmf->orig_pte);
4249
4250         folio_unlock(folio);
4251         if (folio != swapcache && swapcache) {
4252                 /*
4253                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
4254                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
4255                  * (to avoid false positives from pte_same). For
4256                  * further safety release the lock after the swap_free
4257                  * so that the swap count won't change under a
4258                  * parallel locked swapcache.
4259                  */
4260                 folio_unlock(swapcache);
4261                 folio_put(swapcache);
4262         }
4263
4264         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4265                 ret |= do_wp_page(vmf);
4266                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
4267                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
4268                 goto out;
4269         }
4270
4271         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4272         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4273 unlock:
4274         if (vmf->pte)
4275                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4276 out:
4277         /* Clear the swap cache pin for direct swapin after PTL unlock */
4278         if (need_clear_cache)
4279                 swapcache_clear(si, entry);
4280         if (si)
4281                 put_swap_device(si);
4282         return ret;
4283 out_nomap:
4284         if (vmf->pte)
4285                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4286 out_page:
4287         folio_unlock(folio);
4288 out_release:
4289         folio_put(folio);
4290         if (folio != swapcache && swapcache) {
4291                 folio_unlock(swapcache);
4292                 folio_put(swapcache);
4293         }
4294         if (need_clear_cache)
4295                 swapcache_clear(si, entry);
4296         if (si)
4297                 put_swap_device(si);
4298         return ret;
4299 }
4300
4301 static bool pte_range_none(pte_t *pte, int nr_pages)
4302 {
4303         int i;
4304
4305         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
4306                 if (!pte_none(ptep_get_lockless(pte + i)))
4307                         return false;
4308         }
4309
4310         return true;
4311 }
4312
4313 static struct folio *alloc_anon_folio(struct vm_fault *vmf)
4314 {
4315         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4316 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4317         unsigned long orders;
4318         struct folio *folio;
4319         unsigned long addr;
4320         pte_t *pte;
4321         gfp_t gfp;
4322         int order;
4323
4324         /*
4325          * If uffd is active for the vma we need per-page fault fidelity to
4326          * maintain the uffd semantics.
4327          */
4328         if (unlikely(userfaultfd_armed(vma)))
4329                 goto fallback;
4330
4331         /*
4332          * Get a list of all the (large) orders below PMD_ORDER that are enabled
4333          * for this vma. Then filter out the orders that can't be allocated over
4334          * the faulting address and still be fully contained in the vma.
4335          */
4336         orders = thp_vma_allowable_orders(vma, vma->vm_flags, false, true, true,
4337                                           BIT(PMD_ORDER) - 1);
4338         orders = thp_vma_suitable_orders(vma, vmf->address, orders);
4339
4340         if (!orders)
4341                 goto fallback;
4342
4343         pte = pte_offset_map(vmf->pmd, vmf->address & PMD_MASK);
4344         if (!pte)
4345                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
4346
4347         /*
4348          * Find the highest order where the aligned range is completely
4349          * pte_none(). Note that all remaining orders will be completely
4350          * pte_none().
4351          */
4352         order = highest_order(orders);
4353         while (orders) {
4354                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4355                 if (pte_range_none(pte + pte_index(addr), 1 << order))
4356                         break;
4357                 order = next_order(&orders, order);
4358         }
4359
4360         pte_unmap(pte);
4361
4362         if (!orders)
4363                 goto fallback;
4364
4365         /* Try allocating the highest of the remaining orders. */
4366         gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
4367         while (orders) {
4368                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4369                 folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr, true);
4370                 if (folio) {
4371                         if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, gfp)) {
4372                                 folio_put(folio);
4373                                 goto next;
4374                         }
4375                         folio_throttle_swaprate(folio, gfp);
4376                         clear_huge_page(&folio->page, vmf->address, 1 << order);
4377                         return folio;
4378                 }
4379 next:
4380                 order = next_order(&orders, order);
4381         }
4382
4383 fallback:
4384 #endif
4385         return folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, true);
4386 }
4387
4388 /*
4389  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4390  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
4391  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
4392  */
4393 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
4394 {
4395         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4396         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4397         unsigned long addr = vmf->address;
4398         struct folio *folio;
4399         vm_fault_t ret = 0;
4400         int nr_pages = 1;
4401         pte_t entry;
4402         int i;
4403
4404         /* File mapping without ->vm_ops ? */
4405         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
4406                 return VM_FAULT_SIGBUS;
4407
4408         /*
4409          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
4410          * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
4411          */
4412         if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
4413                 return VM_FAULT_OOM;
4414
4415         /* Use the zero-page for reads */
4416         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4417                         !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
4418                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
4419                                                 vma->vm_page_prot));
4420                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4421                                 vmf->address, &vmf->ptl);
4422                 if (!vmf->pte)
4423                         goto unlock;
4424                 if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4425                         update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4426                         goto unlock;
4427                 }
4428                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4429                 if (ret)
4430                         goto unlock;
4431                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4432                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4433                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4434                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4435                 }
4436                 goto setpte;
4437         }
4438
4439         /* Allocate our own private page. */
4440         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
4441                 goto oom;
4442         /* Returns NULL on OOM or ERR_PTR(-EAGAIN) if we must retry the fault */
4443         folio = alloc_anon_folio(vmf);
4444         if (IS_ERR(folio))
4445                 return 0;
4446         if (!folio)
4447                 goto oom;
4448
4449         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
4450         addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr_pages * PAGE_SIZE);
4451
4452         /*
4453          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
4454          * preceding stores to the page contents become visible before
4455          * the set_pte_at() write.
4456          */
4457         __folio_mark_uptodate(folio);
4458
4459         entry = mk_pte(&folio->page, vma->vm_page_prot);
4460         entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4461         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
4462                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4463
4464         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
4465         if (!vmf->pte)
4466                 goto release;
4467         if (nr_pages == 1 && vmf_pte_changed(vmf)) {
4468                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
4469                 goto release;
4470         } else if (nr_pages > 1 && !pte_range_none(vmf->pte, nr_pages)) {
4471                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
4472                         update_mmu_tlb(vma, addr + PAGE_SIZE * i, vmf->pte + i);
4473                 goto release;
4474         }
4475
4476         ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4477         if (ret)
4478                 goto release;
4479
4480         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4481         if (userfaultfd_missing(vma)) {
4482                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4483                 folio_put(folio);
4484                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4485         }
4486
4487         folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
4488         add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr_pages);
4489         folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4490         folio_add_lru_vma(folio, vma);
4491 setpte:
4492         if (uffd_wp)
4493                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4494         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr_pages);
4495
4496         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4497         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr_pages);
4498 unlock:
4499         if (vmf->pte)
4500                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4501         return ret;
4502 release:
4503         folio_put(folio);
4504         goto unlock;
4505 oom:
4506         return VM_FAULT_OOM;
4507 }
4508
4509 /*
4510  * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
4511  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
4512  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
4513  */
4514 static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
4515 {
4516         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4517         struct folio *folio;
4518         vm_fault_t ret;
4519
4520         /*
4521          * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
4522          * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
4523          *                              lock_page(A)
4524          *                              SetPageWriteback(A)
4525          *                              unlock_page(A)
4526          * lock_page(B)
4527          *                              lock_page(B)
4528          * pte_alloc_one
4529          *   shrink_page_list
4530          *     wait_on_page_writeback(A)
4531          *                              SetPageWriteback(B)
4532          *                              unlock_page(B)
4533          *                              # flush A, B to clear the writeback
4534          */
4535         if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
4536                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4537                 if (!vmf->prealloc_pte)
4538                         return VM_FAULT_OOM;
4539         }
4540
4541         ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
4542         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
4543                             VM_FAULT_DONE_COW)))
4544                 return ret;
4545
4546         folio = page_folio(vmf->page);
4547         if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
4548                 vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
4549                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
4550                         if (page_mapped(vmf->page))
4551                                 unmap_mapping_folio(folio);
4552                         /* Retry if a clean folio was removed from the cache. */
4553                         if (mapping_evict_folio(folio->mapping, folio))
4554                                 poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
4555                         folio_unlock(folio);
4556                 }
4557                 folio_put(folio);
4558                 vmf->page = NULL;
4559                 return poisonret;
4560         }
4561
4562         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
4563                 folio_lock(folio);
4564         else
4565                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_test_locked(folio), vmf->page);
4566
4567         return ret;
4568 }
4569
4570 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4571 static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
4572 {
4573         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4574
4575         pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
4576         /*
4577          * We are going to consume the prealloc table,
4578          * count that as nr_ptes.
4579          */
4580         mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
4581         vmf->prealloc_pte = NULL;
4582 }
4583
4584 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4585 {
4586         struct folio *folio = page_folio(page);
4587         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4588         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4589         unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
4590         pmd_t entry;
4591         vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;
4592
4593         if (!thp_vma_suitable_order(vma, haddr, PMD_ORDER))
4594                 return ret;
4595
4596         if (page != &folio->page || folio_order(folio) != HPAGE_PMD_ORDER)
4597                 return ret;
4598
4599         /*
4600          * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
4601          * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
4602          * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
4603          * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
4604          */
4605         if (unlikely(folio_test_has_hwpoisoned(folio)))
4606                 return ret;
4607
4608         /*
4609          * Archs like ppc64 need additional space to store information
4610          * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
4611          */
4612         if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
4613                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4614                 if (!vmf->prealloc_pte)
4615                         return VM_FAULT_OOM;
4616         }
4617
4618         vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
4619         if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
4620                 goto out;
4621
4622         flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);
4623
4624         entry = mk_huge_pmd(page, vma->vm_page_prot);
4625         if (write)
4626                 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
4627
4628         add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio), HPAGE_PMD_NR);
4629         folio_add_file_rmap_pmd(folio, page, vma);
4630
4631         /*
4632          * deposit and withdraw with pmd lock held
4633          */
4634         if (arch_needs_pgtable_deposit())
4635                 deposit_prealloc_pte(vmf);
4636
4637         set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);
4638
4639         update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);
4640
4641         /* fault is handled */
4642         ret = 0;
4643         count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
4644 out:
4645         spin_unlock(vmf->ptl);
4646         return ret;
4647 }
4648 #else
4649 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4650 {
4651         return VM_FAULT_FALLBACK;
4652 }
4653 #endif
4654
4655 /**
4656  * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
4657  * @vmf: Fault decription.
4658  * @folio: The folio that contains @page.
4659  * @page: The first page to create a PTE for.
4660  * @nr: The number of PTEs to create.
4661  * @addr: The first address to create a PTE for.
4662  */
4663 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
4664                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
4665 {
4666         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4667         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4668         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4669         bool prefault = in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
4670         pte_t entry;
4671
4672         flush_icache_pages(vma, page, nr);
4673         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4674
4675         if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
4676                 entry = pte_mkold(entry);
4677         else
4678                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4679
4680         if (write)
4681                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4682         if (unlikely(uffd_wp))
4683                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4684         /* copy-on-write page */
4685         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4686                 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr);
4687                 VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
4688                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4689                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4690         } else {
4691                 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio), nr);
4692                 folio_add_file_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
4693         }
4694         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);
4695
4696         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
4697         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
4698 }
4699
4700 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
4701 {
4702         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
4703                 return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
4704
4705         return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
4706 }
4707
4708 /**
4709  * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
4710  *
4711  * @vmf: structure describing the fault
4712  *
4713  * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
4714  * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
4715  * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
4716  * addition.
4717  *
4718  * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
4719  * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
4720  *
4721  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
4722  */
4723 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
4724 {
4725         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4726         struct page *page;
4727         vm_fault_t ret;
4728
4729         /* Did we COW the page? */
4730         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4731                 page = vmf->cow_page;
4732         else
4733                 page = vmf->page;
4734
4735         /*
4736          * check even for read faults because we might have lost our CoWed
4737          * page
4738          */
4739         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4740                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4741                 if (ret)
4742                         return ret;
4743         }
4744
4745         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4746                 if (PageTransCompound(page)) {
4747                         ret = do_set_pmd(vmf, page);
4748                         if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
4749                                 return ret;
4750                 }
4751
4752                 if (vmf->prealloc_pte)
4753                         pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
4754                 else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
4755                         return VM_FAULT_OOM;
4756         }
4757
4758         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4759                                       vmf->address, &vmf->ptl);
4760         if (!vmf->pte)
4761                 return VM_FAULT_NOPAGE;
4762
4763         /* Re-check under ptl */
4764         if (likely(!vmf_pte_changed(vmf))) {
4765                 struct folio *folio = page_folio(page);
4766
4767                 set_pte_range(vmf, folio, page, 1, vmf->address);
4768                 ret = 0;
4769         } else {
4770                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4771                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4772         }
4773
4774         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4775         return ret;
4776 }
4777
4778 static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
4779         65536 >> PAGE_SHIFT;
4780
4781 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
4782 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
4783 {
4784         *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
4785         return 0;
4786 }
4787
4788 /*
4789  * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
4790  * what do_fault_around() expects to see.
4791  */
4792 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
4793 {
4794         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
4795                 return -EINVAL;
4796
4797         /*
4798          * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
4799          * at all. See should_fault_around().
4800          */
4801         val = max(val, PAGE_SIZE);
4802         fault_around_pages = rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT;
4803
4804         return 0;
4805 }
4806 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
4807                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
4808
4809 static int __init fault_around_debugfs(void)
4810 {
4811         debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
4812                                    &fault_around_bytes_fops);
4813         return 0;
4814 }
4815 late_initcall(fault_around_debugfs);
4816 #endif
4817
4818 /*
4819  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
4820  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
4821  * faults to handle.
4822  *
4823  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
4824  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
4825  *
4826  * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
4827  * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
4828  *
4829  * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
4830  * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
4831  * to PTRS_PER_PTE.
4832  *
4833  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
4834  * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
4835  * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
4836  * that we don't cross page table boundaries.
4837  */
4838 static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4839 {
4840         pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
4841         pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
4842         /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
4843         pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
4844         pgoff_t from_pte, to_pte;
4845         vm_fault_t ret;
4846
4847         /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
4848         from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
4849                        pte_off - min(pte_off, vma_off));
4850
4851         /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
4852         to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
4853                       pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;
4854
4855         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4856                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
4857                 if (!vmf->prealloc_pte)
4858                         return VM_FAULT_OOM;
4859         }
4860
4861         rcu_read_lock();
4862         ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
4863                         vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
4864                         vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
4865         rcu_read_unlock();
4866
4867         return ret;
4868 }
4869
4870 /* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
4871 static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4872 {
4873         /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
4874         if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
4875                 return false;
4876
4877         if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
4878                 return false;
4879
4880         /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
4881         return fault_around_pages > 1;
4882 }
4883
4884 static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
4885 {
4886         vm_fault_t ret = 0;
4887         struct folio *folio;
4888
4889         /*
4890          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
4891          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
4892          * something).
4893          */
4894         if (should_fault_around(vmf)) {
4895                 ret = do_fault_around(vmf);
4896                 if (ret)
4897                         return ret;
4898         }
4899
4900         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4901         if (ret)
4902                 return ret;
4903
4904         ret = __do_fault(vmf);
4905         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4906                 return ret;
4907
4908         ret |= finish_fault(vmf);
4909         folio = page_folio(vmf->page);
4910         folio_unlock(folio);
4911         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4912                 folio_put(folio);
4913         return ret;
4914 }
4915
4916 static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
4917 {
4918         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4919         struct folio *folio;
4920         vm_fault_t ret;
4921
4922         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4923         if (!ret)
4924                 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
4925         if (ret)
4926                 return ret;
4927
4928         folio = folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, false);
4929         if (!folio)
4930                 return VM_FAULT_OOM;
4931
4932         vmf->cow_page = &folio->page;
4933
4934         ret = __do_fault(vmf);
4935         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4936                 goto uncharge_out;
4937         if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
4938                 return ret;
4939
4940         copy_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma);
4941         __folio_mark_uptodate(folio);
4942
4943         ret |= finish_fault(vmf);
4944         unlock_page(vmf->page);
4945         put_page(vmf->page);
4946         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4947                 goto uncharge_out;
4948         return ret;
4949 uncharge_out:
4950         folio_put(folio);
4951         return ret;
4952 }
4953
4954 static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
4955 {
4956         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4957         vm_fault_t ret, tmp;
4958         struct folio *folio;
4959
4960         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4961         if (ret)
4962                 return ret;
4963
4964         ret = __do_fault(vmf);
4965         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4966                 return ret;
4967
4968         folio = page_folio(vmf->page);
4969
4970         /*
4971          * Check if the backing address space wants to know that the page is
4972          * about to become writable
4973          */
4974         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
4975                 folio_unlock(folio);
4976                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
4977                 if (unlikely(!tmp ||
4978                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
4979                         folio_put(folio);
4980                         return tmp;
4981                 }
4982         }
4983
4984         ret |= finish_fault(vmf);
4985         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
4986                                         VM_FAULT_RETRY))) {
4987                 folio_unlock(folio);
4988                 folio_put(folio);
4989                 return ret;
4990         }
4991
4992         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
4993         return ret;
4994 }
4995
4996 /*
4997  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4998  * but allow concurrent faults).
4999  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5000  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5001  * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
5002  * by other thread calling munmap()).
5003  */
5004 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
5005 {
5006         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5007         struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
5008         vm_fault_t ret;
5009
5010         /*
5011          * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
5012          */
5013         if (!vma->vm_ops->fault) {
5014                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5015                                                vmf->address, &vmf->ptl);
5016                 if (unlikely(!vmf->pte))
5017                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
5018                 else {
5019                         /*
5020                          * Make sure this is not a temporary clearing of pte
5021                          * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
5022                          * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
5023                          * we don't have concurrent modification by hardware
5024                          * followed by an update.
5025                          */
5026                         if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
5027                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
5028                         else
5029                                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
5030
5031                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5032                 }
5033         } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5034                 ret = do_read_fault(vmf);
5035         else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
5036                 ret = do_cow_fault(vmf);
5037         else
5038                 ret = do_shared_fault(vmf);
5039
5040         /* preallocated pagetable is unused: free it */
5041         if (vmf->prealloc_pte) {
5042                 pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
5043                 vmf->prealloc_pte = NULL;
5044         }
5045         return ret;
5046 }
5047
5048 int numa_migrate_prep(struct folio *folio, struct vm_fault *vmf,
5049                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags)
5050 {
5051         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5052
5053         folio_get(folio);
5054
5055         /* Record the current PID acceesing VMA */
5056         vma_set_access_pid_bit(vma);
5057
5058         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
5059         if (page_nid == numa_node_id()) {
5060                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
5061                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
5062         }
5063
5064         return mpol_misplaced(folio, vmf, addr);
5065 }
5066
5067 static void numa_rebuild_single_mapping(struct vm_fault *vmf, struct vm_area_struct *vma,
5068                                         unsigned long fault_addr, pte_t *fault_pte,
5069                                         bool writable)
5070 {
5071         pte_t pte, old_pte;
5072
5073         old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, fault_addr, fault_pte);
5074         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5075         pte = pte_mkyoung(pte);
5076         if (writable)
5077                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
5078         ptep_modify_prot_commit(vma, fault_addr, fault_pte, old_pte, pte);
5079         update_mmu_cache_range(vmf, vma, fault_addr, fault_pte, 1);
5080 }
5081
5082 static void numa_rebuild_large_mapping(struct vm_fault *vmf, struct vm_area_struct *vma,
5083                                        struct folio *folio, pte_t fault_pte,
5084                                        bool ignore_writable, bool pte_write_upgrade)
5085 {
5086         int nr = pte_pfn(fault_pte) - folio_pfn(folio);
5087         unsigned long start = max(vmf->address - nr * PAGE_SIZE, vma->vm_start);
5088         unsigned long end = min(vmf->address + (folio_nr_pages(folio) - nr) * PAGE_SIZE, vma->vm_end);
5089         pte_t *start_ptep = vmf->pte - (vmf->address - start) / PAGE_SIZE;
5090         unsigned long addr;
5091
5092         /* Restore all PTEs' mapping of the large folio */
5093         for (addr = start; addr != end; start_ptep++, addr += PAGE_SIZE) {
5094                 pte_t ptent = ptep_get(start_ptep);
5095                 bool writable = false;
5096
5097                 if (!pte_present(ptent) || !pte_protnone(ptent))
5098                         continue;
5099
5100                 if (pfn_folio(pte_pfn(ptent)) != folio)
5101                         continue;
5102
5103                 if (!ignore_writable) {
5104                         ptent = pte_modify(ptent, vma->vm_page_prot);
5105                         writable = pte_write(ptent);
5106                         if (!writable && pte_write_upgrade &&
5107                             can_change_pte_writable(vma, addr, ptent))
5108                                 writable = true;
5109                 }
5110
5111                 numa_rebuild_single_mapping(vmf, vma, addr, start_ptep, writable);
5112         }
5113 }
5114
5115 static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
5116 {
5117         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5118         struct folio *folio = NULL;
5119         int nid = NUMA_NO_NODE;
5120         bool writable = false, ignore_writable = false;
5121         bool pte_write_upgrade = vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma);
5122         int last_cpupid;
5123         int target_nid;
5124         pte_t pte, old_pte;
5125         int flags = 0, nr_pages;
5126
5127         /*
5128          * The pte cannot be used safely until we verify, while holding the page
5129          * table lock, that its contents have not changed during fault handling.
5130          */
5131         spin_lock(vmf->ptl);
5132         /* Read the live PTE from the page tables: */
5133         old_pte = ptep_get(vmf->pte);
5134
5135         if (unlikely(!pte_same(old_pte, vmf->orig_pte))) {
5136                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5137                 goto out;
5138         }
5139
5140         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5141
5142         /*
5143          * Detect now whether the PTE could be writable; this information
5144          * is only valid while holding the PT lock.
5145          */
5146         writable = pte_write(pte);
5147         if (!writable && pte_write_upgrade &&
5148             can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
5149                 writable = true;
5150
5151         folio = vm_normal_folio(vma, vmf->address, pte);
5152         if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
5153                 goto out_map;
5154
5155         /*
5156          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
5157          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
5158          * the case where a mapping is writable but the process never writes
5159          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
5160          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
5161          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
5162          */
5163         if (!writable)
5164                 flags |= TNF_NO_GROUP;
5165
5166         /*
5167          * Flag if the folio is shared between multiple address spaces. This
5168          * is later used when determining whether to group tasks together
5169          */
5170         if (folio_likely_mapped_shared(folio) && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
5171                 flags |= TNF_SHARED;
5172
5173         nid = folio_nid(folio);
5174         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
5175         /*
5176          * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
5177          * to record page access time.  So use default value.
5178          */
5179         if ((sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
5180             !node_is_toptier(nid))
5181                 last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
5182         else
5183                 last_cpupid = folio_last_cpupid(folio);
5184         target_nid = numa_migrate_prep(folio, vmf, vmf->address, nid, &flags);
5185         if (target_nid == NUMA_NO_NODE) {
5186                 folio_put(folio);
5187                 goto out_map;
5188         }
5189         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5190         writable = false;
5191         ignore_writable = true;
5192
5193         /* Migrate to the requested node */
5194         if (migrate_misplaced_folio(folio, vma, target_nid)) {
5195                 nid = target_nid;
5196                 flags |= TNF_MIGRATED;
5197         } else {
5198                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
5199                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
5200                                                vmf->address, &vmf->ptl);
5201                 if (unlikely(!vmf->pte))
5202                         goto out;
5203                 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
5204                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5205                         goto out;
5206                 }
5207                 goto out_map;
5208         }
5209
5210 out:
5211         if (nid != NUMA_NO_NODE)
5212                 task_numa_fault(last_cpupid, nid, nr_pages, flags);
5213         return 0;
5214 out_map:
5215         /*
5216          * Make it present again, depending on how arch implements
5217          * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
5218          */
5219         if (folio && folio_test_large(folio))
5220                 numa_rebuild_large_mapping(vmf, vma, folio, pte, ignore_writable,
5221                                            pte_write_upgrade);
5222         else
5223                 numa_rebuild_single_mapping(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte,
5224                                             writable);
5225         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5226         goto out;
5227 }
5228
5229 static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5230 {
5231         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5232         if (vma_is_anonymous(vma))
5233                 return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
5234         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5235                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5236         return VM_FAULT_FALLBACK;
5237 }
5238
5239 /* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
5240 static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5241 {
5242         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5243         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
5244         vm_fault_t ret;
5245
5246         if (vma_is_anonymous(vma)) {
5247                 if (likely(!unshare) &&
5248                     userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd)) {
5249                         if (userfaultfd_wp_async(vmf->vma))
5250                                 goto split;
5251                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
5252                 }
5253                 return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
5254         }
5255
5256         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5257                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5258                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5259                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5260                                 return ret;
5261                 }
5262         }
5263
5264 split:
5265         /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
5266         __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false, NULL);
5267
5268         return VM_FAULT_FALLBACK;
5269 }
5270
5271 static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
5272 {
5273 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5274         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5275         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5276         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5277         if (vma_is_anonymous(vma))
5278                 return VM_FAULT_FALLBACK;
5279         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5280                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5281 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
5282         return VM_FAULT_FALLBACK;
5283 }
5284
5285 static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
5286 {
5287 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5288         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5289         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5290         vm_fault_t ret;
5291
5292         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5293         if (vma_is_anonymous(vma))
5294                 goto split;
5295         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5296                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5297                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5298                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5299                                 return ret;
5300                 }
5301         }
5302 split:
5303         /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
5304         __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
5305 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
5306         return VM_FAULT_FALLBACK;
5307 }
5308
5309 /*
5310  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
5311  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
5312  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
5313  *
5314  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
5315  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
5316  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
5317  *
5318  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
5319  * concurrent faults).
5320  *
5321  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
5322  * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5323  */
5324 static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
5325 {
5326         pte_t entry;
5327
5328         if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
5329                 /*
5330                  * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
5331                  * want to allocate huge page, and if we expose page table
5332                  * for an instant, it will be difficult to retract from
5333                  * concurrent faults and from rmap lookups.
5334                  */
5335                 vmf->pte = NULL;
5336                 vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5337         } else {
5338                 /*
5339                  * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
5340                  * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
5341                  * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
5342                  * it into a huge pmd: just retry later if so.
5343                  */
5344                 vmf->pte = pte_offset_map_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5345                                                  vmf->address, &vmf->ptl);
5346                 if (unlikely(!vmf->pte))
5347                         return 0;
5348                 vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
5349                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5350
5351                 if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
5352                         pte_unmap(vmf->pte);
5353                         vmf->pte = NULL;
5354                 }
5355         }
5356
5357         if (!vmf->pte)
5358                 return do_pte_missing(vmf);
5359
5360         if (!pte_present(vmf->orig_pte))
5361                 return do_swap_page(vmf);
5362
5363         if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
5364                 return do_numa_page(vmf);
5365
5366         spin_lock(vmf->ptl);
5367         entry = vmf->orig_pte;
5368         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
5369                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
5370                 goto unlock;
5371         }
5372         if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5373                 if (!pte_write(entry))
5374                         return do_wp_page(vmf);
5375                 else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5376                         entry = pte_mkdirty(entry);
5377         }
5378         entry = pte_mkyoung(entry);
5379         if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
5380                                 vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
5381                 update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
5382                                 vmf->pte, 1);
5383         } else {
5384                 /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
5385                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
5386                         goto unlock;
5387                 /*
5388                  * This is needed only for protection faults but the arch code
5389                  * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
5390                  * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
5391                  * with threads.
5392                  */
5393                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
5394                         flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
5395                                                      vmf->pte);
5396         }
5397 unlock:
5398         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5399         return 0;
5400 }
5401
5402 /*
5403  * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
5404  * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
5405  * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
5406  * and __folio_lock_or_retry().
5407  */
5408 static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
5409                 unsigned long address, unsigned int flags)
5410 {
5411         struct vm_fault vmf = {
5412                 .vma = vma,
5413                 .address = address & PAGE_MASK,
5414                 .real_address = address,
5415                 .flags = flags,
5416                 .pgoff = linear_page_index(vma, address),
5417                 .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
5418         };
5419         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5420         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
5421         pgd_t *pgd;
5422         p4d_t *p4d;
5423         vm_fault_t ret;
5424
5425         pgd = pgd_offset(mm, address);
5426         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
5427         if (!p4d)
5428                 return VM_FAULT_OOM;
5429
5430         vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
5431         if (!vmf.pud)
5432                 return VM_FAULT_OOM;
5433 retry_pud:
5434         if (pud_none(*vmf.pud) &&
5435             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags, false, true, true, PUD_ORDER)) {
5436                 ret = create_huge_pud(&vmf);
5437                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5438                         return ret;
5439         } else {
5440                 pud_t orig_pud = *vmf.pud;
5441
5442                 barrier();
5443                 if (pud_trans_huge(orig_pud) || pud_devmap(orig_pud)) {
5444
5445                         /*
5446                          * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
5447                          * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
5448                          */
5449                         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
5450                                 ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
5451                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5452                                         return ret;
5453                         } else {
5454                                 huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
5455                                 return 0;
5456                         }
5457                 }
5458         }
5459
5460         vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
5461         if (!vmf.pmd)
5462                 return VM_FAULT_OOM;
5463
5464         /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
5465         if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
5466                 goto retry_pud;
5467
5468         if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
5469             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags, false, true, true, PMD_ORDER)) {
5470                 ret = create_huge_pmd(&vmf);
5471                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5472                         return ret;
5473         } else {
5474                 vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);
5475
5476                 if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
5477                         VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5478                                           !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
5479                         if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
5480                                 pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
5481                         return 0;
5482                 }
5483                 if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd) || pmd_devmap(vmf.orig_pmd)) {
5484                         if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
5485                                 return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);
5486
5487                         if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
5488                             !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
5489                                 ret = wp_huge_pmd(&vmf);
5490                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5491                                         return ret;
5492                         } else {
5493                                 huge_pmd_set_accessed(&vmf);
5494                                 return 0;
5495                         }
5496                 }
5497         }
5498
5499         return handle_pte_fault(&vmf);
5500 }
5501
5502 /**
5503  * mm_account_fault - Do page fault accounting
5504  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
5505  * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
5506  *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
5507  *        the task who triggered this page fault.
5508  * @address: the faulted address.
5509  * @flags: the fault flags.
5510  * @ret: the fault retcode.
5511  *
5512  * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
5513  * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
5514  * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
5515  * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
5516  */
5517 static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
5518                                     unsigned long address, unsigned int flags,
5519                                     vm_fault_t ret)
5520 {
5521         bool major;
5522
5523         /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
5524         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
5525                 return;
5526
5527         /*
5528          * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
5529          * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
5530          * which ignore failed cases.
5531          */
5532         count_vm_event(PGFAULT);
5533         count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);
5534
5535         /*
5536          * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
5537          * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
5538          * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
5539          * counter.  We should use the hw profiling for that.
5540          */
5541         if (ret & VM_FAULT_ERROR)
5542                 return;
5543
5544         /*
5545          * We define the fault as a major fault when the final successful fault
5546          * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
5547          * handle it immediately previously).
5548          */
5549         major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);
5550
5551         if (major)
5552                 current->maj_flt++;
5553         else
5554                 current->min_flt++;
5555
5556         /*
5557          * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
5558          * accounting for the per thread fault counters who triggered the
5559          * fault, and we skip the perf event updates.
5560          */
5561         if (!regs)
5562                 return;
5563
5564         if (major)
5565                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
5566         else
5567                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
5568 }
5569
5570 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
5571 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5572 {
5573         /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
5574         current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
5575 }
5576
5577 static void lru_gen_exit_fault(void)
5578 {
5579         current->in_lru_fault = false;
5580 }
5581 #else
5582 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5583 {
5584 }
5585
5586 static void lru_gen_exit_fault(void)
5587 {
5588 }
5589 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5590
5591 static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
5592                                        unsigned int *flags)
5593 {
5594         if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5595                 if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5596                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5597                 /*
5598                  * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
5599                  * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
5600                  */
5601                 if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
5602                         *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
5603         } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
5604                 /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
5605                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
5606                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5607                 /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
5608                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
5609                                  !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
5610                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5611         }
5612 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5613         /*
5614          * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
5615          * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
5616          */
5617         if (WARN_ON_ONCE((*flags &
5618                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
5619                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
5620                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
5621 #endif
5622
5623         return 0;
5624 }
5625
5626 /*
5627  * By the time we get here, we already hold the mm semaphore
5628  *
5629  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5630  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5631  */
5632 vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5633                            unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
5634 {
5635         /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
5636         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5637         vm_fault_t ret;
5638
5639         __set_current_state(TASK_RUNNING);
5640
5641         ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
5642         if (ret)
5643                 goto out;
5644
5645         if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
5646                                             flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
5647                                             flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
5648                 ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
5649                 goto out;
5650         }
5651
5652         /*
5653          * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
5654          * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
5655          */
5656         if (flags & FAULT_FLAG_USER)
5657                 mem_cgroup_enter_user_fault();
5658
5659         lru_gen_enter_fault(vma);
5660
5661         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
5662                 ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
5663         else
5664                 ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);
5665
5666         lru_gen_exit_fault();
5667
5668         if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
5669                 mem_cgroup_exit_user_fault();
5670                 /*
5671                  * The task may have entered a memcg OOM situation but
5672                  * if the allocation error was handled gracefully (no
5673                  * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
5674                  * Just clean up the OOM state peacefully.
5675                  */
5676                 if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
5677                         mem_cgroup_oom_synchronize(false);
5678         }
5679 out:
5680         mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);
5681
5682         return ret;
5683 }
5684 EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);
5685
5686 #ifdef CONFIG_LOCK_MM_AND_FIND_VMA
5687 #include <linux/extable.h>
5688
5689 static inline bool get_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5690 {
5691         if (likely(mmap_read_trylock(mm)))
5692                 return true;
5693
5694         if (regs && !user_mode(regs)) {
5695                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5696                 if (!search_exception_tables(ip))
5697                         return false;
5698         }
5699
5700         return !mmap_read_lock_killable(mm);
5701 }
5702
5703 static inline bool mmap_upgrade_trylock(struct mm_struct *mm)
5704 {
5705         /*
5706          * We don't have this operation yet.
5707          *
5708          * It should be easy enough to do: it's basically a
5709          *    atomic_long_try_cmpxchg_acquire()
5710          * from RWSEM_READER_BIAS -> RWSEM_WRITER_LOCKED, but
5711          * it also needs the proper lockdep magic etc.
5712          */
5713         return false;
5714 }
5715
5716 static inline bool upgrade_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5717 {
5718         mmap_read_unlock(mm);
5719         if (regs && !user_mode(regs)) {
5720                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5721                 if (!search_exception_tables(ip))
5722                         return false;
5723         }
5724         return !mmap_write_lock_killable(mm);
5725 }
5726
5727 /*
5728  * Helper for page fault handling.
5729  *
5730  * This is kind of equivalend to "mmap_read_lock()" followed
5731  * by "find_extend_vma()", except it's a lot more careful about
5732  * the locking (and will drop the lock on failure).
5733  *
5734  * For example, if we have a kernel bug that causes a page
5735  * fault, we don't want to just use mmap_read_lock() to get
5736  * the mm lock, because that would deadlock if the bug were
5737  * to happen while we're holding the mm lock for writing.
5738  *
5739  * So this checks the exception tables on kernel faults in
5740  * order to only do this all for instructions that are actually
5741  * expected to fault.
5742  *
5743  * We can also actually take the mm lock for writing if we
5744  * need to extend the vma, which helps the VM layer a lot.
5745  */
5746 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
5747                         unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
5748 {
5749         struct vm_area_struct *vma;
5750
5751         if (!get_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5752                 return NULL;
5753
5754         vma = find_vma(mm, addr);
5755         if (likely(vma && (vma->vm_start <= addr)))
5756                 return vma;
5757
5758         /*
5759          * Well, dang. We might still be successful, but only
5760          * if we can extend a vma to do so.
5761          */
5762         if (!vma || !(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
5763                 mmap_read_unlock(mm);
5764                 return NULL;
5765         }
5766
5767         /*
5768          * We can try to upgrade the mmap lock atomically,
5769          * in which case we can continue to use the vma
5770          * we already looked up.
5771          *
5772          * Otherwise we'll have to drop the mmap lock and
5773          * re-take it, and also look up the vma again,
5774          * re-checking it.
5775          */
5776         if (!mmap_upgrade_trylock(mm)) {
5777                 if (!upgrade_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5778                         return NULL;
5779
5780                 vma = find_vma(mm, addr);
5781                 if (!vma)
5782                         goto fail;
5783                 if (vma->vm_start <= addr)
5784                         goto success;
5785                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
5786                         goto fail;
5787         }
5788
5789         if (expand_stack_locked(vma, addr))
5790                 goto fail;
5791
5792 success:
5793         mmap_write_downgrade(mm);
5794         return vma;
5795
5796 fail:
5797         mmap_write_unlock(mm);
5798         return NULL;
5799 }
5800 #endif
5801
5802 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5803 /*
5804  * Lookup and lock a VMA under RCU protection. Returned VMA is guaranteed to be
5805  * stable and not isolated. If the VMA is not found or is being modified the
5806  * function returns NULL.
5807  */
5808 struct vm_area_struct *lock_vma_under_rcu(struct mm_struct *mm,
5809                                           unsigned long address)
5810 {
5811         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, address, address);
5812         struct vm_area_struct *vma;
5813
5814         rcu_read_lock();
5815 retry:
5816         vma = mas_walk(&mas);
5817         if (!vma)
5818                 goto inval;
5819
5820         if (!vma_start_read(vma))
5821                 goto inval;
5822
5823         /*
5824          * find_mergeable_anon_vma uses adjacent vmas which are not locked.
5825          * This check must happen after vma_start_read(); otherwise, a
5826          * concurrent mremap() with MREMAP_DONTUNMAP could dissociate the VMA
5827          * from its anon_vma.
5828          */
5829         if (unlikely(vma_is_anonymous(vma) && !vma->anon_vma))
5830                 goto inval_end_read;
5831
5832         /* Check since vm_start/vm_end might change before we lock the VMA */
5833         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5834                 goto inval_end_read;
5835
5836         /* Check if the VMA got isolated after we found it */
5837         if (vma->detached) {
5838                 vma_end_read(vma);
5839                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_MISS);
5840                 /* The area was replaced with another one */
5841                 goto retry;
5842         }
5843
5844         rcu_read_unlock();
5845         return vma;
5846
5847 inval_end_read:
5848         vma_end_read(vma);
5849 inval:
5850         rcu_read_unlock();
5851         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_ABORT);
5852         return NULL;
5853 }
5854 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
5855
5856 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
5857 /*
5858  * Allocate p4d page table.
5859  * We've already handled the fast-path in-line.
5860  */
5861 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
5862 {
5863         p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
5864         if (!new)
5865                 return -ENOMEM;
5866
5867         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5868         if (pgd_present(*pgd)) {        /* Another has populated it */
5869                 p4d_free(mm, new);
5870         } else {
5871                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5872                 pgd_populate(mm, pgd, new);
5873         }
5874         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5875         return 0;
5876 }
5877 #endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */
5878
5879 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
5880 /*
5881  * Allocate page upper directory.
5882  * We've already handled the fast-path in-line.
5883  */
5884 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
5885 {
5886         pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
5887         if (!new)
5888                 return -ENOMEM;
5889
5890         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5891         if (!p4d_present(*p4d)) {
5892                 mm_inc_nr_puds(mm);
5893                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5894                 p4d_populate(mm, p4d, new);
5895         } else  /* Another has populated it */
5896                 pud_free(mm, new);
5897         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5898         return 0;
5899 }
5900 #endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */
5901
5902 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
5903 /*
5904  * Allocate page middle directory.
5905  * We've already handled the fast-path in-line.
5906  */
5907 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
5908 {
5909         spinlock_t *ptl;
5910         pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
5911         if (!new)
5912                 return -ENOMEM;
5913
5914         ptl = pud_lock(mm, pud);
5915         if (!pud_present(*pud)) {
5916                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5917                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5918                 pud_populate(mm, pud, new);
5919         } else {        /* Another has populated it */
5920                 pmd_free(mm, new);
5921         }
5922         spin_unlock(ptl);
5923         return 0;
5924 }
5925 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
5926
5927 /**
5928  * follow_pte - look up PTE at a user virtual address
5929  * @mm: the mm_struct of the target address space
5930  * @address: user virtual address
5931  * @ptepp: location to store found PTE
5932  * @ptlp: location to store the lock for the PTE
5933  *
5934  * On a successful return, the pointer to the PTE is stored in @ptepp;
5935  * the corresponding lock is taken and its location is stored in @ptlp.
5936  * The contents of the PTE are only stable until @ptlp is released;
5937  * any further use, if any, must be protected against invalidation
5938  * with MMU notifiers.
5939  *
5940  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
5941  * should be taken for read.
5942  *
5943  * KVM uses this function.  While it is arguably less bad than the historic
5944  * ``follow_pfn``, it is not a good general-purpose API.
5945  *
5946  * Return: zero on success, -ve otherwise.
5947  */
5948 int follow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5949                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp)
5950 {
5951         pgd_t *pgd;
5952         p4d_t *p4d;
5953         pud_t *pud;
5954         pmd_t *pmd;
5955         pte_t *ptep;
5956
5957         pgd = pgd_offset(mm, address);
5958         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
5959                 goto out;
5960
5961         p4d = p4d_offset(pgd, address);
5962         if (p4d_none(*p4d) || unlikely(p4d_bad(*p4d)))
5963                 goto out;
5964
5965         pud = pud_offset(p4d, address);
5966         if (pud_none(*pud) || unlikely(pud_bad(*pud)))
5967                 goto out;
5968
5969         pmd = pmd_offset(pud, address);
5970         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
5971
5972         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp);
5973         if (!ptep)
5974                 goto out;
5975         if (!pte_present(ptep_get(ptep)))
5976                 goto unlock;
5977         *ptepp = ptep;
5978         return 0;
5979 unlock:
5980         pte_unmap_unlock(ptep, *ptlp);
5981 out:
5982         return -EINVAL;
5983 }
5984 EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pte);
5985
5986 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5987 /**
5988  * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
5989  * @vma: the vma to access
5990  * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
5991  * @buf: buffer to read/write
5992  * @len: length of transfer
5993  * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
5994  *
5995  * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
5996  * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
5997  * not page based.
5998  */
5999 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
6000                         void *buf, int len, int write)
6001 {
6002         resource_size_t phys_addr;
6003         unsigned long prot = 0;
6004         void __iomem *maddr;
6005         pte_t *ptep, pte;
6006         spinlock_t *ptl;
6007         int offset = offset_in_page(addr);
6008         int ret = -EINVAL;
6009
6010         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
6011                 return -EINVAL;
6012
6013 retry:
6014         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
6015                 return -EINVAL;
6016         pte = ptep_get(ptep);
6017         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6018
6019         prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
6020         phys_addr = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
6021
6022         if ((write & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
6023                 return -EINVAL;
6024
6025         maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
6026         if (!maddr)
6027                 return -ENOMEM;
6028
6029         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
6030                 goto out_unmap;
6031
6032         if (!pte_same(pte, ptep_get(ptep))) {
6033                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6034                 iounmap(maddr);
6035
6036                 goto retry;
6037         }
6038
6039         if (write)
6040                 memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
6041         else
6042                 memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
6043         ret = len;
6044         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6045 out_unmap:
6046         iounmap(maddr);
6047
6048         return ret;
6049 }
6050 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
6051 #endif
6052
6053 /*
6054  * Access another process' address space as given in mm.
6055  */
6056 static int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
6057                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6058 {
6059         void *old_buf = buf;
6060         int write = gup_flags & FOLL_WRITE;
6061
6062         if (mmap_read_lock_killable(mm))
6063                 return 0;
6064
6065         /* Untag the address before looking up the VMA */
6066         addr = untagged_addr_remote(mm, addr);
6067
6068         /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
6069         if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
6070                 return 0;
6071
6072         /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
6073         while (len) {
6074                 int bytes, offset;
6075                 void *maddr;
6076                 struct vm_area_struct *vma = NULL;
6077                 struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
6078                                                              gup_flags, &vma);
6079
6080                 if (IS_ERR(page)) {
6081                         /* We might need to expand the stack to access it */
6082                         vma = vma_lookup(mm, addr);
6083                         if (!vma) {
6084                                 vma = expand_stack(mm, addr);
6085
6086                                 /* mmap_lock was dropped on failure */
6087                                 if (!vma)
6088                                         return buf - old_buf;
6089
6090                                 /* Try again if stack expansion worked */
6091                                 continue;
6092                         }
6093
6094                         /*
6095                          * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
6096                          * we can access using slightly different code.
6097                          */
6098                         bytes = 0;
6099 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
6100                         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
6101                                 bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
6102                                                             len, write);
6103 #endif
6104                         if (bytes <= 0)
6105                                 break;
6106                 } else {
6107                         bytes = len;
6108                         offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
6109                         if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
6110                                 bytes = PAGE_SIZE-offset;
6111
6112                         maddr = kmap_local_page(page);
6113                         if (write) {
6114                                 copy_to_user_page(vma, page, addr,
6115                                                   maddr + offset, buf, bytes);
6116                                 set_page_dirty_lock(page);
6117                         } else {
6118                                 copy_from_user_page(vma, page, addr,
6119                                                     buf, maddr + offset, bytes);
6120                         }
6121                         unmap_and_put_page(page, maddr);
6122                 }
6123                 len -= bytes;
6124                 buf += bytes;
6125                 addr += bytes;
6126         }
6127         mmap_read_unlock(mm);
6128
6129         return buf - old_buf;
6130 }
6131
6132 /**
6133  * access_remote_vm - access another process' address space
6134  * @mm:         the mm_struct of the target address space
6135  * @addr:       start address to access
6136  * @buf:        source or destination buffer
6137  * @len:        number of bytes to transfer
6138  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
6139  *
6140  * The caller must hold a reference on @mm.
6141  *
6142  * Return: number of bytes copied from source to destination.
6143  */
6144 int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
6145                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6146 {
6147         return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6148 }
6149
6150 /*
6151  * Access another process' address space.
6152  * Source/target buffer must be kernel space,
6153  * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
6154  */
6155 int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
6156                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6157 {
6158         struct mm_struct *mm;
6159         int ret;
6160
6161         mm = get_task_mm(tsk);
6162         if (!mm)
6163                 return 0;
6164
6165         ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6166
6167         mmput(mm);
6168
6169         return ret;
6170 }
6171 EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);
6172
6173 /*
6174  * Print the name of a VMA.
6175  */
6176 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
6177 {
6178         struct mm_struct *mm = current->mm;
6179         struct vm_area_struct *vma;
6180
6181         /*
6182          * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
6183          */
6184         if (!mmap_read_trylock(mm))
6185                 return;
6186
6187         vma = find_vma(mm, ip);
6188         if (vma && vma->vm_file) {
6189                 struct file *f = vma->vm_file;
6190                 char *buf = (char *)__get_free_page(GFP_NOWAIT);
6191                 if (buf) {
6192                         char *p;
6193
6194                         p = file_path(f, buf, PAGE_SIZE);
6195                         if (IS_ERR(p))
6196                                 p = "?";
6197                         printk("%s%s[%lx+%lx]", prefix, kbasename(p),
6198                                         vma->vm_start,
6199                                         vma->vm_end - vma->vm_start);
6200                         free_page((unsigned long)buf);
6201                 }
6202         }
6203         mmap_read_unlock(mm);
6204 }
6205
6206 #if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6207 void __might_fault(const char *file, int line)
6208 {
6209         if (pagefault_disabled())
6210                 return;
6211         __might_sleep(file, line);
6212 #if defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6213         if (current->mm)
6214                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
6215 #endif
6216 }
6217 EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
6218 #endif
6219
6220 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
6221 /*
6222  * Process all subpages of the specified huge page with the specified
6223  * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
6224  * cache lines hot.
6225  */
6226 static inline int process_huge_page(
6227         unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page,
6228         int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
6229         void *arg)
6230 {
6231         int i, n, base, l, ret;
6232         unsigned long addr = addr_hint &
6233                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6234
6235         /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
6236         might_sleep();
6237         n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
6238         if (2 * n <= pages_per_huge_page) {
6239                 /* If target subpage in first half of huge page */
6240                 base = 0;
6241                 l = n;
6242                 /* Process subpages at the end of huge page */
6243                 for (i = pages_per_huge_page - 1; i >= 2 * n; i--) {
6244                         cond_resched();
6245                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6246                         if (ret)
6247                                 return ret;
6248                 }
6249         } else {
6250                 /* If target subpage in second half of huge page */
6251                 base = pages_per_huge_page - 2 * (pages_per_huge_page - n);
6252                 l = pages_per_huge_page - n;
6253                 /* Process subpages at the begin of huge page */
6254                 for (i = 0; i < base; i++) {
6255                         cond_resched();
6256                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6257                         if (ret)
6258                                 return ret;
6259                 }
6260         }
6261         /*
6262          * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
6263          * towards the target subpage
6264          */
6265         for (i = 0; i < l; i++) {
6266                 int left_idx = base + i;
6267                 int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;
6268
6269                 cond_resched();
6270                 ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
6271                 if (ret)
6272                         return ret;
6273                 cond_resched();
6274                 ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
6275                 if (ret)
6276                         return ret;
6277         }
6278         return 0;
6279 }
6280
6281 static void clear_gigantic_page(struct page *page,
6282                                 unsigned long addr,
6283                                 unsigned int pages_per_huge_page)
6284 {
6285         int i;
6286         struct page *p;
6287
6288         might_sleep();
6289         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6290                 p = nth_page(page, i);
6291                 cond_resched();
6292                 clear_user_highpage(p, addr + i * PAGE_SIZE);
6293         }
6294 }
6295
6296 static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6297 {
6298         struct page *page = arg;
6299
6300         clear_user_highpage(nth_page(page, idx), addr);
6301         return 0;
6302 }
6303
6304 void clear_huge_page(struct page *page,
6305                      unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page)
6306 {
6307         unsigned long addr = addr_hint &
6308                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6309
6310         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
6311                 clear_gigantic_page(page, addr, pages_per_huge_page);
6312                 return;
6313         }
6314
6315         process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, clear_subpage, page);
6316 }
6317
6318 static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
6319                                      unsigned long addr,
6320                                      struct vm_area_struct *vma,
6321                                      unsigned int pages_per_huge_page)
6322 {
6323         int i;
6324         struct page *dst_page;
6325         struct page *src_page;
6326
6327         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6328                 dst_page = folio_page(dst, i);
6329                 src_page = folio_page(src, i);
6330
6331                 cond_resched();
6332                 if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
6333                                           addr + i*PAGE_SIZE, vma)) {
6334                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src_page), 0);
6335                         return -EHWPOISON;
6336                 }
6337         }
6338         return 0;
6339 }
6340
6341 struct copy_subpage_arg {
6342         struct page *dst;
6343         struct page *src;
6344         struct vm_area_struct *vma;
6345 };
6346
6347 static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6348 {
6349         struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
6350         struct page *dst = nth_page(copy_arg->dst, idx);
6351         struct page *src = nth_page(copy_arg->src, idx);
6352
6353         if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, copy_arg->vma)) {
6354                 memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
6355                 return -EHWPOISON;
6356         }
6357         return 0;
6358 }
6359
6360 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
6361                           unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
6362 {
6363         unsigned int pages_per_huge_page = folio_nr_pages(dst);
6364         unsigned long addr = addr_hint &
6365                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6366         struct copy_subpage_arg arg = {
6367                 .dst = &dst->page,
6368                 .src = &src->page,
6369                 .vma = vma,
6370         };
6371
6372         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES))
6373                 return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr, vma,
6374                                                pages_per_huge_page);
6375
6376         return process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, copy_subpage, &arg);
6377 }
6378
6379 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
6380                            const void __user *usr_src,
6381                            bool allow_pagefault)
6382 {
6383         void *kaddr;
6384         unsigned long i, rc = 0;
6385         unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
6386         unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
6387         struct page *subpage;
6388
6389         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
6390                 subpage = folio_page(dst_folio, i);
6391                 kaddr = kmap_local_page(subpage);
6392                 if (!allow_pagefault)
6393                         pagefault_disable();
6394                 rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
6395                 if (!allow_pagefault)
6396                         pagefault_enable();
6397                 kunmap_local(kaddr);
6398
6399                 ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
6400                 if (rc)
6401                         break;
6402
6403                 flush_dcache_page(subpage);
6404
6405                 cond_resched();
6406         }
6407         return ret_val;
6408 }
6409 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
6410
6411 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
6412
6413 static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;
6414
6415 void __init ptlock_cache_init(void)
6416 {
6417         page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
6418                         SLAB_PANIC, NULL);
6419 }
6420
6421 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
6422 {
6423         spinlock_t *ptl;
6424
6425         ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
6426         if (!ptl)
6427                 return false;
6428         ptdesc->ptl = ptl;
6429         return true;
6430 }
6431
6432 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
6433 {
6434         kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
6435 }
6436 #endif
6437
6438 void vma_pgtable_walk_begin(struct vm_area_struct *vma)
6439 {
6440         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
6441                 hugetlb_vma_lock_read(vma);
6442 }
6443
6444 void vma_pgtable_walk_end(struct vm_area_struct *vma)
6445 {
6446         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
6447                 hugetlb_vma_unlock_read(vma);
6448 }
This page took 0.384094 seconds and 4 git commands to generate.