mm/frame_vector.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 #include <linux/kernel.h>
   3 #include <linux/errno.h>
   4 #include <linux/err.h>
   5 #include <linux/mm.h>
   6 #include <linux/slab.h>
   7 #include <linux/vmalloc.h>
   8 #include <linux/pagemap.h>
   9 #include <linux/sched.h>
  10
  11 /**
  12  * get_vaddr_frames() - map virtual addresses to pfns
  13  * @start:      starting user address
  14  * @nr_frames:  number of pages / pfns from start to map
  15  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
  16  * @vec:        structure which receives pages / pfns of the addresses mapped.
  17  *              It should have space for at least nr_frames entries.
  18  *
  19  * This function maps virtual addresses from @start and fills @vec structure
  20  * with page frame numbers or page pointers to corresponding pages (choice
  21  * depends on the type of the vma underlying the virtual address). If @start
  22  * belongs to a normal vma, the function grabs reference to each of the pages
  23  * to pin them in memory. If @start belongs to VM_IO | VM_PFNMAP vma, we don't
  24  * touch page structures and the caller must make sure pfns aren't reused for
  25  * anything else while he is using them.
  26  *
  27  * The function returns number of pages mapped which may be less than
  28  * @nr_frames. In particular we stop mapping if there are more vmas of
  29  * different type underlying the specified range of virtual addresses.
  30  * When the function isn't able to map a single page, it returns error.
  31  *
  32  * This function takes care of grabbing mmap_sem as necessary.
  33  */
  34 int get_vaddr_frames(unsigned long start, unsigned int nr_frames,
  35                      unsigned int gup_flags, struct frame_vector *vec)
  36 {
  37         struct mm_struct *mm = current->mm;
  38         struct vm_area_struct *vma;
  39         int ret = 0;
  40         int locked;
  41
  42         if (nr_frames == 0)
  43                 return 0;
  44
  45         if (WARN_ON_ONCE(nr_frames > vec->nr_allocated))
  46                 nr_frames = vec->nr_allocated;
  47
  48         start = untagged_addr(start);
  49
  50         down_read(&mm->mmap_sem);
  51         locked = 1;
  52         vma = find_vma_intersection(mm, start, start + 1);
  53         if (!vma) {
  54                 ret = -EFAULT;
  55                 goto out;
  56         }
  57
  58         /*
  59          * While get_vaddr_frames() could be used for transient (kernel
  60          * controlled lifetime) pinning of memory pages all current
  61          * users establish long term (userspace controlled lifetime)
  62          * page pinning. Treat get_vaddr_frames() like
  63          * get_user_pages_longterm() and disallow it for filesystem-dax
  64          * mappings.
  65          */
  66         if (vma_is_fsdax(vma)) {
  67                 ret = -EOPNOTSUPP;
  68                 goto out;
  69         }
  70
  71         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))) {
  72                 vec->got_ref = true;
  73                 vec->is_pfns = false;
  74                 ret = get_user_pages_locked(start, nr_frames,
  75                         gup_flags, (struct page **)(vec->ptrs), &locked);
  76                 if (likely(ret > 0))
  77                         goto out;
  78         }
  79
  80         /* This used to (racily) return non-refcounted pfns. Let people know */
  81         WARN_ONCE(1, "get_vaddr_frames() cannot follow VM_IO mapping");
  82         vec->nr_frames = 0;
  83
  84 out:
  85         if (locked)
  86                 up_read(&mm->mmap_sem);
  87         if (!ret)
  88                 ret = -EFAULT;
  89         if (ret > 0)
  90                 vec->nr_frames = ret;
  91         return ret;
  92 }
  93 EXPORT_SYMBOL(get_vaddr_frames);
  94
  95 /**
  96  * put_vaddr_frames() - drop references to pages if get_vaddr_frames() acquired
  97  *                      them
  98  * @vec:        frame vector to put
  99  *
 100  * Drop references to pages if get_vaddr_frames() acquired them. We also
 101  * invalidate the frame vector so that it is prepared for the next call into
 102  * get_vaddr_frames().
 103  */
 104 void put_vaddr_frames(struct frame_vector *vec)
 105 {
 106         int i;
 107         struct page **pages;
 108
 109         if (!vec->got_ref)
 110                 goto out;
 111         pages = frame_vector_pages(vec);
 112         /*
 113          * frame_vector_pages() might needed to do a conversion when
 114          * get_vaddr_frames() got pages but vec was later converted to pfns.
 115          * But it shouldn't really fail to convert pfns back...
 116          */
 117         if (WARN_ON(IS_ERR(pages)))
 118                 goto out;
 119         for (i = 0; i < vec->nr_frames; i++)
 120                 put_page(pages[i]);
 121         vec->got_ref = false;
 122 out:
 123         vec->nr_frames = 0;
 124 }
 125 EXPORT_SYMBOL(put_vaddr_frames);
 126
 127 /**
 128  * frame_vector_to_pages - convert frame vector to contain page pointers
 129  * @vec:        frame vector to convert
 130  *
 131  * Convert @vec to contain array of page pointers.  If the conversion is
 132  * successful, return 0. Otherwise return an error. Note that we do not grab
 133  * page references for the page structures.
 134  */
 135 int frame_vector_to_pages(struct frame_vector *vec)
 136 {
 137         int i;
 138         unsigned long *nums;
 139         struct page **pages;
 140
 141         if (!vec->is_pfns)
 142                 return 0;
 143         nums = frame_vector_pfns(vec);
 144         for (i = 0; i < vec->nr_frames; i++)
 145                 if (!pfn_valid(nums[i]))
 146                         return -EINVAL;
 147         pages = (struct page **)nums;
 148         for (i = 0; i < vec->nr_frames; i++)
 149                 pages[i] = pfn_to_page(nums[i]);
 150         vec->is_pfns = false;
 151         return 0;
 152 }
 153 EXPORT_SYMBOL(frame_vector_to_pages);
 154
 155 /**
 156  * frame_vector_to_pfns - convert frame vector to contain pfns
 157  * @vec:        frame vector to convert
 158  *
 159  * Convert @vec to contain array of pfns.
 160  */
 161 void frame_vector_to_pfns(struct frame_vector *vec)
 162 {
 163         int i;
 164         unsigned long *nums;
 165         struct page **pages;
 166
 167         if (vec->is_pfns)
 168                 return;
 169         pages = (struct page **)(vec->ptrs);
 170         nums = (unsigned long *)pages;
 171         for (i = 0; i < vec->nr_frames; i++)
 172                 nums[i] = page_to_pfn(pages[i]);
 173         vec->is_pfns = true;
 174 }
 175 EXPORT_SYMBOL(frame_vector_to_pfns);
 176
 177 /**
 178  * frame_vector_create() - allocate & initialize structure for pinned pfns
 179  * @nr_frames:  number of pfns slots we should reserve
 180  *
 181  * Allocate and initialize struct pinned_pfns to be able to hold @nr_pfns
 182  * pfns.
 183  */
 184 struct frame_vector *frame_vector_create(unsigned int nr_frames)
 185 {
 186         struct frame_vector *vec;
 187         int size = sizeof(struct frame_vector) + sizeof(void *) * nr_frames;
 188
 189         if (WARN_ON_ONCE(nr_frames == 0))
 190                 return NULL;
 191         /*
 192          * This is absurdly high. It's here just to avoid strange effects when
 193          * arithmetics overflows.
 194          */
 195         if (WARN_ON_ONCE(nr_frames > INT_MAX / sizeof(void *) / 2))
 196                 return NULL;
 197         /*
 198          * Avoid higher order allocations, use vmalloc instead. It should
 199          * be rare anyway.
 200          */
 201         vec = kvmalloc(size, GFP_KERNEL);
 202         if (!vec)
 203                 return NULL;
 204         vec->nr_allocated = nr_frames;
 205         vec->nr_frames = 0;
 206         return vec;
 207 }
 208 EXPORT_SYMBOL(frame_vector_create);
 209
 210 /**
 211  * frame_vector_destroy() - free memory allocated to carry frame vector
 212  * @vec:        Frame vector to free
 213  *
 214  * Free structure allocated by frame_vector_create() to carry frames.
 215  */
 216 void frame_vector_destroy(struct frame_vector *vec)
 217 {
 218         /* Make sure put_vaddr_frames() got called properly... */
 219         VM_BUG_ON(vec->nr_frames > 0);
 220         kvfree(vec);
 221 }
 222 EXPORT_SYMBOL(frame_vector_destroy);