arm64: dts: qcom: sm8550: add TRNG node
[linux-modified.git] / mm / memory.c
1
2 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
3 /*
4  *  linux/mm/memory.c
5  *
6  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
7  */
8
9 /*
10  * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
11  * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
12  */
13
14 /*
15  * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
16  * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
17  *
18  * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
19  * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
20  * far as I could see.
21  *
22  * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
23  */
24
25 /*
26  * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
27  * thought has to go into this. Oh, well..
28  * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
29  *              Found it. Everything seems to work now.
30  * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
31  */
32
33 /*
34  * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
35  *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
36  *
37  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
38  *              (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
39  *
40  * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
41  */
42
43 #include <linux/kernel_stat.h>
44 #include <linux/mm.h>
45 #include <linux/mm_inline.h>
46 #include <linux/sched/mm.h>
47 #include <linux/sched/coredump.h>
48 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
49 #include <linux/sched/task.h>
50 #include <linux/hugetlb.h>
51 #include <linux/mman.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/highmem.h>
54 #include <linux/pagemap.h>
55 #include <linux/memremap.h>
56 #include <linux/kmsan.h>
57 #include <linux/ksm.h>
58 #include <linux/rmap.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/delayacct.h>
61 #include <linux/init.h>
62 #include <linux/pfn_t.h>
63 #include <linux/writeback.h>
64 #include <linux/memcontrol.h>
65 #include <linux/mmu_notifier.h>
66 #include <linux/swapops.h>
67 #include <linux/elf.h>
68 #include <linux/gfp.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/string.h>
71 #include <linux/memory-tiers.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/userfaultfd_k.h>
74 #include <linux/dax.h>
75 #include <linux/oom.h>
76 #include <linux/numa.h>
77 #include <linux/perf_event.h>
78 #include <linux/ptrace.h>
79 #include <linux/vmalloc.h>
80 #include <linux/sched/sysctl.h>
81
82 #include <trace/events/kmem.h>
83
84 #include <asm/io.h>
85 #include <asm/mmu_context.h>
86 #include <asm/pgalloc.h>
87 #include <linux/uaccess.h>
88 #include <asm/tlb.h>
89 #include <asm/tlbflush.h>
90
91 #include "pgalloc-track.h"
92 #include "internal.h"
93 #include "swap.h"
94
95 #if defined(LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS) && !defined(CONFIG_COMPILE_TEST)
96 #warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
97 #endif
98
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100 unsigned long max_mapnr;
101 EXPORT_SYMBOL(max_mapnr);
102
103 struct page *mem_map;
104 EXPORT_SYMBOL(mem_map);
105 #endif
106
107 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf);
108 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf);
109 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf);
110
111 /*
112  * Return true if the original pte was a uffd-wp pte marker (so the pte was
113  * wr-protected).
114  */
115 static bool vmf_orig_pte_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
116 {
117         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID))
118                 return false;
119
120         return pte_marker_uffd_wp(vmf->orig_pte);
121 }
122
123 /*
124  * A number of key systems in x86 including ioremap() rely on the assumption
125  * that high_memory defines the upper bound on direct map memory, then end
126  * of ZONE_NORMAL.  Under CONFIG_DISCONTIG this means that max_low_pfn and
127  * highstart_pfn must be the same; there must be no gap between ZONE_NORMAL
128  * and ZONE_HIGHMEM.
129  */
130 void *high_memory;
131 EXPORT_SYMBOL(high_memory);
132
133 /*
134  * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
135  *
136  * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
137  *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
138  */
139 int randomize_va_space __read_mostly =
140 #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
141                                         1;
142 #else
143                                         2;
144 #endif
145
146 #ifndef arch_wants_old_prefaulted_pte
147 static inline bool arch_wants_old_prefaulted_pte(void)
148 {
149         /*
150          * Transitioning a PTE from 'old' to 'young' can be expensive on
151          * some architectures, even if it's performed in hardware. By
152          * default, "false" means prefaulted entries will be 'young'.
153          */
154         return false;
155 }
156 #endif
157
158 static int __init disable_randmaps(char *s)
159 {
160         randomize_va_space = 0;
161         return 1;
162 }
163 __setup("norandmaps", disable_randmaps);
164
165 unsigned long zero_pfn __read_mostly;
166 EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);
167
168 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
169
170 /*
171  * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
172  */
173 static int __init init_zero_pfn(void)
174 {
175         zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
176         return 0;
177 }
178 early_initcall(init_zero_pfn);
179
180 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member)
181 {
182         trace_rss_stat(mm, member);
183 }
184
185 /*
186  * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
187  * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
188  */
189 static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
190                            unsigned long addr)
191 {
192         pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
193         pmd_clear(pmd);
194         pte_free_tlb(tlb, token, addr);
195         mm_dec_nr_ptes(tlb->mm);
196 }
197
198 static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
199                                 unsigned long addr, unsigned long end,
200                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
201 {
202         pmd_t *pmd;
203         unsigned long next;
204         unsigned long start;
205
206         start = addr;
207         pmd = pmd_offset(pud, addr);
208         do {
209                 next = pmd_addr_end(addr, end);
210                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
211                         continue;
212                 free_pte_range(tlb, pmd, addr);
213         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
214
215         start &= PUD_MASK;
216         if (start < floor)
217                 return;
218         if (ceiling) {
219                 ceiling &= PUD_MASK;
220                 if (!ceiling)
221                         return;
222         }
223         if (end - 1 > ceiling - 1)
224                 return;
225
226         pmd = pmd_offset(pud, start);
227         pud_clear(pud);
228         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
229         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
230 }
231
232 static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d,
233                                 unsigned long addr, unsigned long end,
234                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
235 {
236         pud_t *pud;
237         unsigned long next;
238         unsigned long start;
239
240         start = addr;
241         pud = pud_offset(p4d, addr);
242         do {
243                 next = pud_addr_end(addr, end);
244                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
245                         continue;
246                 free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
247         } while (pud++, addr = next, addr != end);
248
249         start &= P4D_MASK;
250         if (start < floor)
251                 return;
252         if (ceiling) {
253                 ceiling &= P4D_MASK;
254                 if (!ceiling)
255                         return;
256         }
257         if (end - 1 > ceiling - 1)
258                 return;
259
260         pud = pud_offset(p4d, start);
261         p4d_clear(p4d);
262         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
263         mm_dec_nr_puds(tlb->mm);
264 }
265
266 static inline void free_p4d_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
267                                 unsigned long addr, unsigned long end,
268                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
269 {
270         p4d_t *p4d;
271         unsigned long next;
272         unsigned long start;
273
274         start = addr;
275         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
276         do {
277                 next = p4d_addr_end(addr, end);
278                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
279                         continue;
280                 free_pud_range(tlb, p4d, addr, next, floor, ceiling);
281         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
282
283         start &= PGDIR_MASK;
284         if (start < floor)
285                 return;
286         if (ceiling) {
287                 ceiling &= PGDIR_MASK;
288                 if (!ceiling)
289                         return;
290         }
291         if (end - 1 > ceiling - 1)
292                 return;
293
294         p4d = p4d_offset(pgd, start);
295         pgd_clear(pgd);
296         p4d_free_tlb(tlb, p4d, start);
297 }
298
299 /*
300  * This function frees user-level page tables of a process.
301  */
302 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
303                         unsigned long addr, unsigned long end,
304                         unsigned long floor, unsigned long ceiling)
305 {
306         pgd_t *pgd;
307         unsigned long next;
308
309         /*
310          * The next few lines have given us lots of grief...
311          *
312          * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
313          * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
314          * go all the way down to the bottom just to discover that.
315          *
316          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
317          * of the address space and the top of it (using -1 for the
318          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
319          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
320          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
321          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
322          * that end 0 case should be mythical).
323          *
324          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
325          * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
326          * subsequent tests.  But what about where end is brought down
327          * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
328          *
329          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
330          * masks at different levels, in order to test whether a table
331          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
332          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
333          */
334
335         addr &= PMD_MASK;
336         if (addr < floor) {
337                 addr += PMD_SIZE;
338                 if (!addr)
339                         return;
340         }
341         if (ceiling) {
342                 ceiling &= PMD_MASK;
343                 if (!ceiling)
344                         return;
345         }
346         if (end - 1 > ceiling - 1)
347                 end -= PMD_SIZE;
348         if (addr > end - 1)
349                 return;
350         /*
351          * We add page table cache pages with PAGE_SIZE,
352          * (see pte_free_tlb()), flush the tlb if we need
353          */
354         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
355         pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
356         do {
357                 next = pgd_addr_end(addr, end);
358                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
359                         continue;
360                 free_p4d_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
361         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
362 }
363
364 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
365                    struct vm_area_struct *vma, unsigned long floor,
366                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked)
367 {
368         do {
369                 unsigned long addr = vma->vm_start;
370                 struct vm_area_struct *next;
371
372                 /*
373                  * Note: USER_PGTABLES_CEILING may be passed as ceiling and may
374                  * be 0.  This will underflow and is okay.
375                  */
376                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
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 (mm_wr_locked)
399                                         vma_start_write(vma);
400                                 unlink_anon_vmas(vma);
401                                 unlink_file_vma(vma);
402                         }
403                         free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
404                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
405                 }
406                 vma = next;
407         } while (vma);
408 }
409
410 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte)
411 {
412         spinlock_t *ptl = pmd_lock(mm, pmd);
413
414         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
415                 mm_inc_nr_ptes(mm);
416                 /*
417                  * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
418                  * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
419                  * put into page tables.
420                  *
421                  * The other side of the story is the pointer chasing in the page
422                  * table walking code (when walking the page table without locking;
423                  * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
424                  * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
425                  * being the notable exception) will already guarantee loads are
426                  * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
427                  * smp_rmb() barriers in page table walking code.
428                  */
429                 smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
430                 pmd_populate(mm, pmd, *pte);
431                 *pte = NULL;
432         }
433         spin_unlock(ptl);
434 }
435
436 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
437 {
438         pgtable_t new = pte_alloc_one(mm);
439         if (!new)
440                 return -ENOMEM;
441
442         pmd_install(mm, pmd, &new);
443         if (new)
444                 pte_free(mm, new);
445         return 0;
446 }
447
448 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd)
449 {
450         pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm);
451         if (!new)
452                 return -ENOMEM;
453
454         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
455         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
456                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
457                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
458                 new = NULL;
459         }
460         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
461         if (new)
462                 pte_free_kernel(&init_mm, new);
463         return 0;
464 }
465
466 static inline void init_rss_vec(int *rss)
467 {
468         memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
469 }
470
471 static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
472 {
473         int i;
474
475         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
476                 if (rss[i])
477                         add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
478 }
479
480 /*
481  * This function is called to print an error when a bad pte
482  * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
483  * a region that doesn't allow it.
484  *
485  * The calling function must still handle the error.
486  */
487 static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
488                           pte_t pte, struct page *page)
489 {
490         pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
491         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
492         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
493         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
494         struct address_space *mapping;
495         pgoff_t index;
496         static unsigned long resume;
497         static unsigned long nr_shown;
498         static unsigned long nr_unshown;
499
500         /*
501          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
502          * or allow a steady drip of one report per second.
503          */
504         if (nr_shown == 60) {
505                 if (time_before(jiffies, resume)) {
506                         nr_unshown++;
507                         return;
508                 }
509                 if (nr_unshown) {
510                         pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
511                                  nr_unshown);
512                         nr_unshown = 0;
513                 }
514                 nr_shown = 0;
515         }
516         if (nr_shown++ == 0)
517                 resume = jiffies + 60 * HZ;
518
519         mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
520         index = linear_page_index(vma, addr);
521
522         pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
523                  current->comm,
524                  (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
525         if (page)
526                 dump_page(page, "bad pte");
527         pr_alert("addr:%px vm_flags:%08lx anon_vma:%px mapping:%px index:%lx\n",
528                  (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
529         pr_alert("file:%pD fault:%ps mmap:%ps read_folio:%ps\n",
530                  vma->vm_file,
531                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
532                  vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
533                  mapping ? mapping->a_ops->read_folio : NULL);
534         dump_stack();
535         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
536 }
537
538 /*
539  * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
540  *
541  * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
542  * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
543  * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
544  *
545  * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
546  * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
547  * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
548  * described below.
549  *
550  * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
551  * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
552  * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
553  *
554  * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
555  * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
556  * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
557  * mapping will always honor the rule
558  *
559  *      pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
560  *
561  * And for normal mappings this is false.
562  *
563  * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
564  * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
565  * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
566  * special (because none can have been COWed).
567  *
568  *
569  * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
570  *
571  * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
572  * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
573  * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
574  * normal pages by the VM. The disadvantage is that pages are refcounted
575  * (which can be slower and simply not an option for some PFNMAP users). The
576  * advantage is that we don't have to follow the strict linearity rule of
577  * PFNMAP mappings in order to support COWable mappings.
578  *
579  */
580 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
581                             pte_t pte)
582 {
583         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
584
585         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL)) {
586                 if (likely(!pte_special(pte)))
587                         goto check_pfn;
588                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
589                         return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
590                 if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
591                         return NULL;
592                 if (is_zero_pfn(pfn))
593                         return NULL;
594                 if (pte_devmap(pte))
595                 /*
596                  * NOTE: New users of ZONE_DEVICE will not set pte_devmap()
597                  * and will have refcounts incremented on their struct pages
598                  * when they are inserted into PTEs, thus they are safe to
599                  * return here. Legacy ZONE_DEVICE pages that set pte_devmap()
600                  * do not have refcounts. Example of legacy ZONE_DEVICE is
601                  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX type in pmem or virtio_fs drivers.
602                  */
603                         return NULL;
604
605                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
606                 return NULL;
607         }
608
609         /* !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case follows: */
610
611         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
612                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
613                         if (!pfn_valid(pfn))
614                                 return NULL;
615                         goto out;
616                 } else {
617                         unsigned long off;
618                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
619                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
620                                 return NULL;
621                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
622                                 return NULL;
623                 }
624         }
625
626         if (is_zero_pfn(pfn))
627                 return NULL;
628
629 check_pfn:
630         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
631                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
632                 return NULL;
633         }
634
635         /*
636          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
637          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
638          */
639 out:
640         return pfn_to_page(pfn);
641 }
642
643 struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
644                             pte_t pte)
645 {
646         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
647
648         if (page)
649                 return page_folio(page);
650         return NULL;
651 }
652
653 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
654 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
655                                 pmd_t pmd)
656 {
657         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
658
659         /*
660          * There is no pmd_special() but there may be special pmds, e.g.
661          * in a direct-access (dax) mapping, so let's just replicate the
662          * !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case from vm_normal_page() here.
663          */
664         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
665                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
666                         if (!pfn_valid(pfn))
667                                 return NULL;
668                         goto out;
669                 } else {
670                         unsigned long off;
671                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
672                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
673                                 return NULL;
674                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
675                                 return NULL;
676                 }
677         }
678
679         if (pmd_devmap(pmd))
680                 return NULL;
681         if (is_huge_zero_pmd(pmd))
682                 return NULL;
683         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn))
684                 return NULL;
685
686         /*
687          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
688          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
689          */
690 out:
691         return pfn_to_page(pfn);
692 }
693
694 struct folio *vm_normal_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
695                                   unsigned long addr, pmd_t pmd)
696 {
697         struct page *page = vm_normal_page_pmd(vma, addr, pmd);
698
699         if (page)
700                 return page_folio(page);
701         return NULL;
702 }
703 #endif
704
705 static void restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
706                                   struct page *page, unsigned long address,
707                                   pte_t *ptep)
708 {
709         pte_t orig_pte;
710         pte_t pte;
711         swp_entry_t entry;
712
713         orig_pte = ptep_get(ptep);
714         pte = pte_mkold(mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
715         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
716                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
717
718         entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
719         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
720                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
721         else if (is_writable_device_exclusive_entry(entry))
722                 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
723
724         VM_BUG_ON(pte_write(pte) && !(PageAnon(page) && PageAnonExclusive(page)));
725
726         /*
727          * No need to take a page reference as one was already
728          * created when the swap entry was made.
729          */
730         if (PageAnon(page))
731                 page_add_anon_rmap(page, vma, address, RMAP_NONE);
732         else
733                 /*
734                  * Currently device exclusive access only supports anonymous
735                  * memory so the entry shouldn't point to a filebacked page.
736                  */
737                 WARN_ON_ONCE(1);
738
739         set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, pte);
740
741         /*
742          * No need to invalidate - it was non-present before. However
743          * secondary CPUs may have mappings that need invalidating.
744          */
745         update_mmu_cache(vma, address, ptep);
746 }
747
748 /*
749  * Tries to restore an exclusive pte if the page lock can be acquired without
750  * sleeping.
751  */
752 static int
753 try_restore_exclusive_pte(pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *vma,
754                         unsigned long addr)
755 {
756         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
757         struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
758
759         if (trylock_page(page)) {
760                 restore_exclusive_pte(vma, page, addr, src_pte);
761                 unlock_page(page);
762                 return 0;
763         }
764
765         return -EBUSY;
766 }
767
768 /*
769  * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
770  * already present in the new task to be cleared in the whole range
771  * covered by this vma.
772  */
773
774 static unsigned long
775 copy_nonpresent_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
776                 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *dst_vma,
777                 struct vm_area_struct *src_vma, unsigned long addr, int *rss)
778 {
779         unsigned long vm_flags = dst_vma->vm_flags;
780         pte_t orig_pte = ptep_get(src_pte);
781         pte_t pte = orig_pte;
782         struct page *page;
783         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
784
785         if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
786                 if (swap_duplicate(entry) < 0)
787                         return -EIO;
788
789                 /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
790                 if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
791                         spin_lock(&mmlist_lock);
792                         if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
793                                 list_add(&dst_mm->mmlist,
794                                                 &src_mm->mmlist);
795                         spin_unlock(&mmlist_lock);
796                 }
797                 /* Mark the swap entry as shared. */
798                 if (pte_swp_exclusive(orig_pte)) {
799                         pte = pte_swp_clear_exclusive(orig_pte);
800                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
801                 }
802                 rss[MM_SWAPENTS]++;
803         } else if (is_migration_entry(entry)) {
804                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
805
806                 rss[mm_counter(page)]++;
807
808                 if (!is_readable_migration_entry(entry) &&
809                                 is_cow_mapping(vm_flags)) {
810                         /*
811                          * COW mappings require pages in both parent and child
812                          * to be set to read. A previously exclusive entry is
813                          * now shared.
814                          */
815                         entry = make_readable_migration_entry(
816                                                         swp_offset(entry));
817                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
818                         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
819                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
820                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
821                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
822                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
823                 }
824         } else if (is_device_private_entry(entry)) {
825                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
826
827                 /*
828                  * Update rss count even for unaddressable pages, as
829                  * they should treated just like normal pages in this
830                  * respect.
831                  *
832                  * We will likely want to have some new rss counters
833                  * for unaddressable pages, at some point. But for now
834                  * keep things as they are.
835                  */
836                 get_page(page);
837                 rss[mm_counter(page)]++;
838                 /* Cannot fail as these pages cannot get pinned. */
839                 BUG_ON(page_try_dup_anon_rmap(page, false, src_vma));
840
841                 /*
842                  * We do not preserve soft-dirty information, because so
843                  * far, checkpoint/restore is the only feature that
844                  * requires that. And checkpoint/restore does not work
845                  * when a device driver is involved (you cannot easily
846                  * save and restore device driver state).
847                  */
848                 if (is_writable_device_private_entry(entry) &&
849                     is_cow_mapping(vm_flags)) {
850                         entry = make_readable_device_private_entry(
851                                                         swp_offset(entry));
852                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
853                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
854                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
855                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
856                 }
857         } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
858                 /*
859                  * Make device exclusive entries present by restoring the
860                  * original entry then copying as for a present pte. Device
861                  * exclusive entries currently only support private writable
862                  * (ie. COW) mappings.
863                  */
864                 VM_BUG_ON(!is_cow_mapping(src_vma->vm_flags));
865                 if (try_restore_exclusive_pte(src_pte, src_vma, addr))
866                         return -EBUSY;
867                 return -ENOENT;
868         } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
869                 pte_marker marker = copy_pte_marker(entry, dst_vma);
870
871                 if (marker)
872                         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte,
873                                    make_pte_marker(marker));
874                 return 0;
875         }
876         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
877                 pte = pte_swp_clear_uffd_wp(pte);
878         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Copy a present and normal page.
884  *
885  * NOTE! The usual case is that this isn't required;
886  * instead, the caller can just increase the page refcount
887  * and re-use the pte the traditional way.
888  *
889  * And if we need a pre-allocated page but don't yet have
890  * one, return a negative error to let the preallocation
891  * code know so that it can do so outside the page table
892  * lock.
893  */
894 static inline int
895 copy_present_page(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
896                   pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
897                   struct folio **prealloc, struct page *page)
898 {
899         struct folio *new_folio;
900         pte_t pte;
901
902         new_folio = *prealloc;
903         if (!new_folio)
904                 return -EAGAIN;
905
906         /*
907          * We have a prealloc page, all good!  Take it
908          * over and copy the page & arm it.
909          */
910         *prealloc = NULL;
911         copy_user_highpage(&new_folio->page, page, addr, src_vma);
912         __folio_mark_uptodate(new_folio);
913         folio_add_new_anon_rmap(new_folio, dst_vma, addr);
914         folio_add_lru_vma(new_folio, dst_vma);
915         rss[MM_ANONPAGES]++;
916
917         /* All done, just insert the new page copy in the child */
918         pte = mk_pte(&new_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
919         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), dst_vma);
920         if (userfaultfd_pte_wp(dst_vma, ptep_get(src_pte)))
921                 /* Uffd-wp needs to be delivered to dest pte as well */
922                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
923         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
924         return 0;
925 }
926
927 /*
928  * Copy one pte.  Returns 0 if succeeded, or -EAGAIN if one preallocated page
929  * is required to copy this pte.
930  */
931 static inline int
932 copy_present_pte(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
933                  pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
934                  struct folio **prealloc)
935 {
936         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
937         unsigned long vm_flags = src_vma->vm_flags;
938         pte_t pte = ptep_get(src_pte);
939         struct page *page;
940         struct folio *folio;
941
942         page = vm_normal_page(src_vma, addr, pte);
943         if (page)
944                 folio = page_folio(page);
945         if (page && folio_test_anon(folio)) {
946                 /*
947                  * If this page may have been pinned by the parent process,
948                  * copy the page immediately for the child so that we'll always
949                  * guarantee the pinned page won't be randomly replaced in the
950                  * future.
951                  */
952                 folio_get(folio);
953                 if (unlikely(page_try_dup_anon_rmap(page, false, src_vma))) {
954                         /* Page may be pinned, we have to copy. */
955                         folio_put(folio);
956                         return copy_present_page(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
957                                                  addr, rss, prealloc, page);
958                 }
959                 rss[MM_ANONPAGES]++;
960         } else if (page) {
961                 folio_get(folio);
962                 page_dup_file_rmap(page, false);
963                 rss[mm_counter_file(page)]++;
964         }
965
966         /*
967          * If it's a COW mapping, write protect it both
968          * in the parent and the child
969          */
970         if (is_cow_mapping(vm_flags) && pte_write(pte)) {
971                 ptep_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pte);
972                 pte = pte_wrprotect(pte);
973         }
974         VM_BUG_ON(page && folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
975
976         /*
977          * If it's a shared mapping, mark it clean in
978          * the child
979          */
980         if (vm_flags & VM_SHARED)
981                 pte = pte_mkclean(pte);
982         pte = pte_mkold(pte);
983
984         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
985                 pte = pte_clear_uffd_wp(pte);
986
987         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
988         return 0;
989 }
990
991 static inline struct folio *page_copy_prealloc(struct mm_struct *src_mm,
992                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
993 {
994         struct folio *new_folio;
995
996         new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma, addr, false);
997         if (!new_folio)
998                 return NULL;
999
1000         if (mem_cgroup_charge(new_folio, src_mm, GFP_KERNEL)) {
1001                 folio_put(new_folio);
1002                 return NULL;
1003         }
1004         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
1005
1006         return new_folio;
1007 }
1008
1009 static int
1010 copy_pte_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1011                pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
1012                unsigned long end)
1013 {
1014         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1015         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1016         pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
1017         pte_t *src_pte, *dst_pte;
1018         pte_t ptent;
1019         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
1020         int progress, ret = 0;
1021         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1022         swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
1023         struct folio *prealloc = NULL;
1024
1025 again:
1026         progress = 0;
1027         init_rss_vec(rss);
1028
1029         /*
1030          * copy_pmd_range()'s prior pmd_none_or_clear_bad(src_pmd), and the
1031          * error handling here, assume that exclusive mmap_lock on dst and src
1032          * protects anon from unexpected THP transitions; with shmem and file
1033          * protected by mmap_lock-less collapse skipping areas with anon_vma
1034          * (whereas vma_needs_copy() skips areas without anon_vma).  A rework
1035          * can remove such assumptions later, but this is good enough for now.
1036          */
1037         dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
1038         if (!dst_pte) {
1039                 ret = -ENOMEM;
1040                 goto out;
1041         }
1042         src_pte = pte_offset_map_nolock(src_mm, src_pmd, addr, &src_ptl);
1043         if (!src_pte) {
1044                 pte_unmap_unlock(dst_pte, dst_ptl);
1045                 /* ret == 0 */
1046                 goto out;
1047         }
1048         spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1049         orig_src_pte = src_pte;
1050         orig_dst_pte = dst_pte;
1051         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1052
1053         do {
1054                 /*
1055                  * We are holding two locks at this point - either of them
1056                  * could generate latencies in another task on another CPU.
1057                  */
1058                 if (progress >= 32) {
1059                         progress = 0;
1060                         if (need_resched() ||
1061                             spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
1062                                 break;
1063                 }
1064                 ptent = ptep_get(src_pte);
1065                 if (pte_none(ptent)) {
1066                         progress++;
1067                         continue;
1068                 }
1069                 if (unlikely(!pte_present(ptent))) {
1070                         ret = copy_nonpresent_pte(dst_mm, src_mm,
1071                                                   dst_pte, src_pte,
1072                                                   dst_vma, src_vma,
1073                                                   addr, rss);
1074                         if (ret == -EIO) {
1075                                 entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
1076                                 break;
1077                         } else if (ret == -EBUSY) {
1078                                 break;
1079                         } else if (!ret) {
1080                                 progress += 8;
1081                                 continue;
1082                         }
1083
1084                         /*
1085                          * Device exclusive entry restored, continue by copying
1086                          * the now present pte.
1087                          */
1088                         WARN_ON_ONCE(ret != -ENOENT);
1089                 }
1090                 /* copy_present_pte() will clear `*prealloc' if consumed */
1091                 ret = copy_present_pte(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1092                                        addr, rss, &prealloc);
1093                 /*
1094                  * If we need a pre-allocated page for this pte, drop the
1095                  * locks, allocate, and try again.
1096                  */
1097                 if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1098                         break;
1099                 if (unlikely(prealloc)) {
1100                         /*
1101                          * pre-alloc page cannot be reused by next time so as
1102                          * to strictly follow mempolicy (e.g., alloc_page_vma()
1103                          * will allocate page according to address).  This
1104                          * could only happen if one pinned pte changed.
1105                          */
1106                         folio_put(prealloc);
1107                         prealloc = NULL;
1108                 }
1109                 progress += 8;
1110         } while (dst_pte++, src_pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1111
1112         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1113         pte_unmap_unlock(orig_src_pte, src_ptl);
1114         add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
1115         pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
1116         cond_resched();
1117
1118         if (ret == -EIO) {
1119                 VM_WARN_ON_ONCE(!entry.val);
1120                 if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0) {
1121                         ret = -ENOMEM;
1122                         goto out;
1123                 }
1124                 entry.val = 0;
1125         } else if (ret == -EBUSY) {
1126                 goto out;
1127         } else if (ret ==  -EAGAIN) {
1128                 prealloc = page_copy_prealloc(src_mm, src_vma, addr);
1129                 if (!prealloc)
1130                         return -ENOMEM;
1131         } else if (ret) {
1132                 VM_WARN_ON_ONCE(1);
1133         }
1134
1135         /* We've captured and resolved the error. Reset, try again. */
1136         ret = 0;
1137
1138         if (addr != end)
1139                 goto again;
1140 out:
1141         if (unlikely(prealloc))
1142                 folio_put(prealloc);
1143         return ret;
1144 }
1145
1146 static inline int
1147 copy_pmd_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1148                pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
1149                unsigned long end)
1150 {
1151         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1152         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1153         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1154         unsigned long next;
1155
1156         dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
1157         if (!dst_pmd)
1158                 return -ENOMEM;
1159         src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
1160         do {
1161                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1162                 if (is_swap_pmd(*src_pmd) || pmd_trans_huge(*src_pmd)
1163                         || pmd_devmap(*src_pmd)) {
1164                         int err;
1165                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE, src_vma);
1166                         err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
1167                                             addr, dst_vma, src_vma);
1168                         if (err == -ENOMEM)
1169                                 return -ENOMEM;
1170                         if (!err)
1171                                 continue;
1172                         /* fall through */
1173                 }
1174                 if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
1175                         continue;
1176                 if (copy_pte_range(dst_vma, src_vma, dst_pmd, src_pmd,
1177                                    addr, next))
1178                         return -ENOMEM;
1179         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
1180         return 0;
1181 }
1182
1183 static inline int
1184 copy_pud_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1185                p4d_t *dst_p4d, p4d_t *src_p4d, unsigned long addr,
1186                unsigned long end)
1187 {
1188         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1189         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1190         pud_t *src_pud, *dst_pud;
1191         unsigned long next;
1192
1193         dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_p4d, addr);
1194         if (!dst_pud)
1195                 return -ENOMEM;
1196         src_pud = pud_offset(src_p4d, addr);
1197         do {
1198                 next = pud_addr_end(addr, end);
1199                 if (pud_trans_huge(*src_pud) || pud_devmap(*src_pud)) {
1200                         int err;
1201
1202                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PUD_SIZE, src_vma);
1203                         err = copy_huge_pud(dst_mm, src_mm,
1204                                             dst_pud, src_pud, addr, src_vma);
1205                         if (err == -ENOMEM)
1206                                 return -ENOMEM;
1207                         if (!err)
1208                                 continue;
1209                         /* fall through */
1210                 }
1211                 if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
1212                         continue;
1213                 if (copy_pmd_range(dst_vma, src_vma, dst_pud, src_pud,
1214                                    addr, next))
1215                         return -ENOMEM;
1216         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
1217         return 0;
1218 }
1219
1220 static inline int
1221 copy_p4d_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1222                pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long addr,
1223                unsigned long end)
1224 {
1225         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1226         p4d_t *src_p4d, *dst_p4d;
1227         unsigned long next;
1228
1229         dst_p4d = p4d_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
1230         if (!dst_p4d)
1231                 return -ENOMEM;
1232         src_p4d = p4d_offset(src_pgd, addr);
1233         do {
1234                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1235                 if (p4d_none_or_clear_bad(src_p4d))
1236                         continue;
1237                 if (copy_pud_range(dst_vma, src_vma, dst_p4d, src_p4d,
1238                                    addr, next))
1239                         return -ENOMEM;
1240         } while (dst_p4d++, src_p4d++, addr = next, addr != end);
1241         return 0;
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Return true if the vma needs to copy the pgtable during this fork().  Return
1246  * false when we can speed up fork() by allowing lazy page faults later until
1247  * when the child accesses the memory range.
1248  */
1249 static bool
1250 vma_needs_copy(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1251 {
1252         /*
1253          * Always copy pgtables when dst_vma has uffd-wp enabled even if it's
1254          * file-backed (e.g. shmem). Because when uffd-wp is enabled, pgtable
1255          * contains uffd-wp protection information, that's something we can't
1256          * retrieve from page cache, and skip copying will lose those info.
1257          */
1258         if (userfaultfd_wp(dst_vma))
1259                 return true;
1260
1261         if (src_vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
1262                 return true;
1263
1264         if (src_vma->anon_vma)
1265                 return true;
1266
1267         /*
1268          * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.  Fork
1269          * becomes much lighter when there are big shared or private readonly
1270          * mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more efficient
1271          * than faulting.
1272          */
1273         return false;
1274 }
1275
1276 int
1277 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1278 {
1279         pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
1280         unsigned long next;
1281         unsigned long addr = src_vma->vm_start;
1282         unsigned long end = src_vma->vm_end;
1283         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1284         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1285         struct mmu_notifier_range range;
1286         bool is_cow;
1287         int ret;
1288
1289         if (!vma_needs_copy(dst_vma, src_vma))
1290                 return 0;
1291
1292         if (is_vm_hugetlb_page(src_vma))
1293                 return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, dst_vma, src_vma);
1294
1295         if (unlikely(src_vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
1296                 /*
1297                  * We do not free on error cases below as remove_vma
1298                  * gets called on error from higher level routine
1299                  */
1300                 ret = track_pfn_copy(src_vma);
1301                 if (ret)
1302                         return ret;
1303         }
1304
1305         /*
1306          * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
1307          * there could be a permission downgrade on the ptes of the
1308          * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
1309          * is_cow_mapping() returns true.
1310          */
1311         is_cow = is_cow_mapping(src_vma->vm_flags);
1312
1313         if (is_cow) {
1314                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
1315                                         0, src_mm, addr, end);
1316                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1317                 /*
1318                  * Disabling preemption is not needed for the write side, as
1319                  * the read side doesn't spin, but goes to the mmap_lock.
1320                  *
1321                  * Use the raw variant of the seqcount_t write API to avoid
1322                  * lockdep complaining about preemptibility.
1323                  */
1324                 vma_assert_write_locked(src_vma);
1325                 raw_write_seqcount_begin(&src_mm->write_protect_seq);
1326         }
1327
1328         ret = 0;
1329         dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
1330         src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
1331         do {
1332                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1333                 if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
1334                         continue;
1335                 if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
1336                                             addr, next))) {
1337                         untrack_pfn_clear(dst_vma);
1338                         ret = -ENOMEM;
1339                         break;
1340                 }
1341         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
1342
1343         if (is_cow) {
1344                 raw_write_seqcount_end(&src_mm->write_protect_seq);
1345                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1346         }
1347         return ret;
1348 }
1349
1350 /* Whether we should zap all COWed (private) pages too */
1351 static inline bool should_zap_cows(struct zap_details *details)
1352 {
1353         /* By default, zap all pages */
1354         if (!details)
1355                 return true;
1356
1357         /* Or, we zap COWed pages only if the caller wants to */
1358         return details->even_cows;
1359 }
1360
1361 /* Decides whether we should zap this page with the page pointer specified */
1362 static inline bool should_zap_page(struct zap_details *details, struct page *page)
1363 {
1364         /* If we can make a decision without *page.. */
1365         if (should_zap_cows(details))
1366                 return true;
1367
1368         /* E.g. the caller passes NULL for the case of a zero page */
1369         if (!page)
1370                 return true;
1371
1372         /* Otherwise we should only zap non-anon pages */
1373         return !PageAnon(page);
1374 }
1375
1376 static inline bool zap_drop_file_uffd_wp(struct zap_details *details)
1377 {
1378         if (!details)
1379                 return false;
1380
1381         return details->zap_flags & ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
1382 }
1383
1384 /*
1385  * This function makes sure that we'll replace the none pte with an uffd-wp
1386  * swap special pte marker when necessary. Must be with the pgtable lock held.
1387  */
1388 static inline void
1389 zap_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma,
1390                               unsigned long addr, pte_t *pte,
1391                               struct zap_details *details, pte_t pteval)
1392 {
1393         /* Zap on anonymous always means dropping everything */
1394         if (vma_is_anonymous(vma))
1395                 return;
1396
1397         if (zap_drop_file_uffd_wp(details))
1398                 return;
1399
1400         pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, pteval);
1401 }
1402
1403 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1404                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1405                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1406                                 struct zap_details *details)
1407 {
1408         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1409         int force_flush = 0;
1410         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1411         spinlock_t *ptl;
1412         pte_t *start_pte;
1413         pte_t *pte;
1414         swp_entry_t entry;
1415
1416         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
1417         init_rss_vec(rss);
1418         start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1419         if (!pte)
1420                 return addr;
1421
1422         flush_tlb_batched_pending(mm);
1423         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1424         do {
1425                 pte_t ptent = ptep_get(pte);
1426                 struct page *page;
1427
1428                 if (pte_none(ptent))
1429                         continue;
1430
1431                 if (need_resched())
1432                         break;
1433
1434                 if (pte_present(ptent)) {
1435                         unsigned int delay_rmap;
1436
1437                         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1438                         if (unlikely(!should_zap_page(details, page)))
1439                                 continue;
1440                         ptent = ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte,
1441                                                         tlb->fullmm);
1442                         arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1443                         tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1444                         zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, details,
1445                                                       ptent);
1446                         if (unlikely(!page)) {
1447                                 ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
1448                                 continue;
1449                         }
1450
1451                         delay_rmap = 0;
1452                         if (!PageAnon(page)) {
1453                                 if (pte_dirty(ptent)) {
1454                                         set_page_dirty(page);
1455                                         if (tlb_delay_rmap(tlb)) {
1456                                                 delay_rmap = 1;
1457                                                 force_flush = 1;
1458                                         }
1459                                 }
1460                                 if (pte_young(ptent) && likely(vma_has_recency(vma)))
1461                                         mark_page_accessed(page);
1462                         }
1463                         rss[mm_counter(page)]--;
1464                         if (!delay_rmap) {
1465                                 page_remove_rmap(page, vma, false);
1466                                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0))
1467                                         print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
1468                         }
1469                         if (unlikely(__tlb_remove_page(tlb, page, delay_rmap))) {
1470                                 force_flush = 1;
1471                                 addr += PAGE_SIZE;
1472                                 break;
1473                         }
1474                         continue;
1475                 }
1476
1477                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1478                 if (is_device_private_entry(entry) ||
1479                     is_device_exclusive_entry(entry)) {
1480                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1481                         if (unlikely(!should_zap_page(details, page)))
1482                                 continue;
1483                         /*
1484                          * Both device private/exclusive mappings should only
1485                          * work with anonymous page so far, so we don't need to
1486                          * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
1487                          * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
1488                          */
1489                         WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
1490                         rss[mm_counter(page)]--;
1491                         if (is_device_private_entry(entry))
1492                                 page_remove_rmap(page, vma, false);
1493                         put_page(page);
1494                 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
1495                         /* Genuine swap entry, hence a private anon page */
1496                         if (!should_zap_cows(details))
1497                                 continue;
1498                         rss[MM_SWAPENTS]--;
1499                         if (unlikely(!free_swap_and_cache(entry)))
1500                                 print_bad_pte(vma, addr, ptent, NULL);
1501                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
1502                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1503                         if (!should_zap_page(details, page))
1504                                 continue;
1505                         rss[mm_counter(page)]--;
1506                 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
1507                         /*
1508                          * For anon: always drop the marker; for file: only
1509                          * drop the marker if explicitly requested.
1510                          */
1511                         if (!vma_is_anonymous(vma) &&
1512                             !zap_drop_file_uffd_wp(details))
1513                                 continue;
1514                 } else if (is_hwpoison_entry(entry) ||
1515                            is_poisoned_swp_entry(entry)) {
1516                         if (!should_zap_cows(details))
1517                                 continue;
1518                 } else {
1519                         /* We should have covered all the swap entry types */
1520                         pr_alert("unrecognized swap entry 0x%lx\n", entry.val);
1521                         WARN_ON_ONCE(1);
1522                 }
1523                 pte_clear_not_present_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1524                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, details, ptent);
1525         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1526
1527         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1528         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1529
1530         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1531         if (force_flush) {
1532                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1533                 tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
1534         }
1535         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1536
1537         /*
1538          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1539          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1540          * entries before releasing the ptl), free the batched
1541          * memory too. Come back again if we didn't do everything.
1542          */
1543         if (force_flush)
1544                 tlb_flush_mmu(tlb);
1545
1546         return addr;
1547 }
1548
1549 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1550                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1551                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1552                                 struct zap_details *details)
1553 {
1554         pmd_t *pmd;
1555         unsigned long next;
1556
1557         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1558         do {
1559                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1560                 if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1561                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
1562                                 __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false, NULL);
1563                         else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
1564                                 addr = next;
1565                                 continue;
1566                         }
1567                         /* fall through */
1568                 } else if (details && details->single_folio &&
1569                            folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
1570                            next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
1571                         spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
1572                         /*
1573                          * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
1574                          * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
1575                          * but not yet decremented compound_mapcount().
1576                          */
1577                         spin_unlock(ptl);
1578                 }
1579                 if (pmd_none(*pmd)) {
1580                         addr = next;
1581                         continue;
1582                 }
1583                 addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1584                 if (addr != next)
1585                         pmd--;
1586         } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);
1587
1588         return addr;
1589 }
1590
1591 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1592                                 struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
1593                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1594                                 struct zap_details *details)
1595 {
1596         pud_t *pud;
1597         unsigned long next;
1598
1599         pud = pud_offset(p4d, addr);
1600         do {
1601                 next = pud_addr_end(addr, end);
1602                 if (pud_trans_huge(*pud) || pud_devmap(*pud)) {
1603                         if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
1604                                 mmap_assert_locked(tlb->mm);
1605                                 split_huge_pud(vma, pud, addr);
1606                         } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
1607                                 goto next;
1608                         /* fall through */
1609                 }
1610                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1611                         continue;
1612                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1613 next:
1614                 cond_resched();
1615         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1616
1617         return addr;
1618 }
1619
1620 static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
1621                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1622                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1623                                 struct zap_details *details)
1624 {
1625         p4d_t *p4d;
1626         unsigned long next;
1627
1628         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
1629         do {
1630                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1631                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
1632                         continue;
1633                 next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
1634         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
1635
1636         return addr;
1637 }
1638
1639 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1640                              struct vm_area_struct *vma,
1641                              unsigned long addr, unsigned long end,
1642                              struct zap_details *details)
1643 {
1644         pgd_t *pgd;
1645         unsigned long next;
1646
1647         BUG_ON(addr >= end);
1648         tlb_start_vma(tlb, vma);
1649         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1650         do {
1651                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1652                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1653                         continue;
1654                 next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1655         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1656         tlb_end_vma(tlb, vma);
1657 }
1658
1659
1660 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1661                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1662                 unsigned long end_addr,
1663                 struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
1664 {
1665         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1666         unsigned long end;
1667
1668         if (start >= vma->vm_end)
1669                 return;
1670         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1671         if (end <= vma->vm_start)
1672                 return;
1673
1674         if (vma->vm_file)
1675                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1676
1677         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1678                 untrack_pfn(vma, 0, 0, mm_wr_locked);
1679
1680         if (start != end) {
1681                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1682                         /*
1683                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1684                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1685                          * However, vm_file will be NULL in the error
1686                          * cleanup path of mmap_region. When
1687                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1688                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1689                          * before calling this function to clean up.
1690                          * Since no pte has actually been setup, it is
1691                          * safe to do nothing in this case.
1692                          */
1693                         if (vma->vm_file) {
1694                                 zap_flags_t zap_flags = details ?
1695                                     details->zap_flags : 0;
1696                                 __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end,
1697                                                              NULL, zap_flags);
1698                         }
1699                 } else
1700                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1701         }
1702 }
1703
1704 /**
1705  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1706  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1707  * @mas: the maple state
1708  * @vma: the starting vma
1709  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1710  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1711  * @tree_end: The maximum index to check
1712  * @mm_wr_locked: lock flag
1713  *
1714  * Unmap all pages in the vma list.
1715  *
1716  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1717  *
1718  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1719  *
1720  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1721  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1722  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1723  * drops the lock and schedules.
1724  */
1725 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
1726                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1727                 unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
1728                 bool mm_wr_locked)
1729 {
1730         struct mmu_notifier_range range;
1731         struct zap_details details = {
1732                 .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
1733                 /* Careful - we need to zap private pages too! */
1734                 .even_cows = true,
1735         };
1736
1737         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
1738                                 start_addr, end_addr);
1739         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1740         do {
1741                 unsigned long start = start_addr;
1742                 unsigned long end = end_addr;
1743                 hugetlb_zap_begin(vma, &start, &end);
1744                 unmap_single_vma(tlb, vma, start, end, &details,
1745                                  mm_wr_locked);
1746                 hugetlb_zap_end(vma, &details);
1747         } while ((vma = mas_find(mas, tree_end - 1)) != NULL);
1748         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1749 }
1750
1751 /**
1752  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1753  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1754  * @address: starting address of pages to zap
1755  * @size: number of bytes to zap
1756  * @details: details of shared cache invalidation
1757  *
1758  * The range must fit into one VMA.
1759  */
1760 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1761                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1762 {
1763         const unsigned long end = address + size;
1764         struct mmu_notifier_range range;
1765         struct mmu_gather tlb;
1766
1767         lru_add_drain();
1768         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1769                                 address, end);
1770         hugetlb_zap_begin(vma, &range.start, &range.end);
1771         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
1772         update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
1773         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1774         /*
1775          * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
1776          * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
1777          */
1778         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details, false);
1779         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1780         tlb_finish_mmu(&tlb);
1781         hugetlb_zap_end(vma, details);
1782 }
1783
1784 /**
1785  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1786  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1787  * @address: starting address of pages to zap
1788  * @size: number of bytes to zap
1789  *
1790  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1791  *
1792  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1793  *
1794  */
1795 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1796                 unsigned long size)
1797 {
1798         if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
1799                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1800                 return;
1801
1802         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1805
1806 static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1807 {
1808         pgd_t *pgd;
1809         p4d_t *p4d;
1810         pud_t *pud;
1811         pmd_t *pmd;
1812
1813         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1814         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
1815         if (!p4d)
1816                 return NULL;
1817         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
1818         if (!pud)
1819                 return NULL;
1820         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1821         if (!pmd)
1822                 return NULL;
1823
1824         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1825         return pmd;
1826 }
1827
1828 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1829                         spinlock_t **ptl)
1830 {
1831         pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1832
1833         if (!pmd)
1834                 return NULL;
1835         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1836 }
1837
1838 static int validate_page_before_insert(struct page *page)
1839 {
1840         if (PageAnon(page) || PageSlab(page) || page_has_type(page))
1841                 return -EINVAL;
1842         flush_dcache_page(page);
1843         return 0;
1844 }
1845
1846 static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1847                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1848 {
1849         if (!pte_none(ptep_get(pte)))
1850                 return -EBUSY;
1851         /* Ok, finally just insert the thing.. */
1852         get_page(page);
1853         inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page));
1854         page_add_file_rmap(page, vma, false);
1855         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
1856         return 0;
1857 }
1858
1859 /*
1860  * This is the old fallback for page remapping.
1861  *
1862  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
1863  * old drivers should use this, and they needed to mark their
1864  * pages reserved for the old functions anyway.
1865  */
1866 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1867                         struct page *page, pgprot_t prot)
1868 {
1869         int retval;
1870         pte_t *pte;
1871         spinlock_t *ptl;
1872
1873         retval = validate_page_before_insert(page);
1874         if (retval)
1875                 goto out;
1876         retval = -ENOMEM;
1877         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
1878         if (!pte)
1879                 goto out;
1880         retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
1881         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1882 out:
1883         return retval;
1884 }
1885
1886 static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1887                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1888 {
1889         int err;
1890
1891         if (!page_count(page))
1892                 return -EINVAL;
1893         err = validate_page_before_insert(page);
1894         if (err)
1895                 return err;
1896         return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
1897 }
1898
1899 /* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
1900  * when inserting pages in a loop.
1901  */
1902 static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1903                         struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
1904 {
1905         pmd_t *pmd = NULL;
1906         pte_t *start_pte, *pte;
1907         spinlock_t *pte_lock;
1908         struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
1909         unsigned long curr_page_idx = 0;
1910         unsigned long remaining_pages_total = *num;
1911         unsigned long pages_to_write_in_pmd;
1912         int ret;
1913 more:
1914         ret = -EFAULT;
1915         pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1916         if (!pmd)
1917                 goto out;
1918
1919         pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
1920                 remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));
1921
1922         /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
1923         ret = -ENOMEM;
1924         if (pte_alloc(mm, pmd))
1925                 goto out;
1926
1927         while (pages_to_write_in_pmd) {
1928                 int pte_idx = 0;
1929                 const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);
1930
1931                 start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
1932                 if (!start_pte) {
1933                         ret = -EFAULT;
1934                         goto out;
1935                 }
1936                 for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
1937                         int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
1938                                 addr, pages[curr_page_idx], prot);
1939                         if (unlikely(err)) {
1940                                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
1941                                 ret = err;
1942                                 remaining_pages_total -= pte_idx;
1943                                 goto out;
1944                         }
1945                         addr += PAGE_SIZE;
1946                         ++curr_page_idx;
1947                 }
1948                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
1949                 pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
1950                 remaining_pages_total -= batch_size;
1951         }
1952         if (remaining_pages_total)
1953                 goto more;
1954         ret = 0;
1955 out:
1956         *num = remaining_pages_total;
1957         return ret;
1958 }
1959
1960 /**
1961  * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
1962  * @vma: user vma to map to
1963  * @addr: target start user address of these pages
1964  * @pages: source kernel pages
1965  * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
1966  * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
1967  *
1968  * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
1969  *
1970  * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
1971  * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
1972  *
1973  * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
1974  */
1975 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1976                         struct page **pages, unsigned long *num)
1977 {
1978         const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;
1979
1980         if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
1981                 return -EFAULT;
1982         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
1983                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
1984                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
1985                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
1986         }
1987         /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
1988         return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
1989 }
1990 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);
1991
1992 /**
1993  * vm_insert_page - insert single page into user vma
1994  * @vma: user vma to map to
1995  * @addr: target user address of this page
1996  * @page: source kernel page
1997  *
1998  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
1999  * into a user vma.
2000  *
2001  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
2002  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
2003  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
2004  * (see split_page()).
2005  *
2006  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
2007  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
2008  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
2009  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
2010  * ask for a shared writable mapping!
2011  *
2012  * The page does not need to be reserved.
2013  *
2014  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
2015  * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
2016  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
2017  * function from other places, for example from page-fault handler.
2018  *
2019  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2020  */
2021 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2022                         struct page *page)
2023 {
2024         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2025                 return -EFAULT;
2026         if (!page_count(page))
2027                 return -EINVAL;
2028         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2029                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2030                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2031                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2032         }
2033         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
2034 }
2035 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
2036
2037 /*
2038  * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
2039  * @vma: user vma to map to
2040  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2041  * @num: number of pages in page array
2042  * @offset: user's requested vm_pgoff
2043  *
2044  * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
2045  *
2046  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2047  */
2048 static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2049                                 unsigned long num, unsigned long offset)
2050 {
2051         unsigned long count = vma_pages(vma);
2052         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2053         int ret, i;
2054
2055         /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
2056         if (offset >= num)
2057                 return -ENXIO;
2058
2059         /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
2060         if (count > num - offset)
2061                 return -ENXIO;
2062
2063         for (i = 0; i < count; i++) {
2064                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
2065                 if (ret < 0)
2066                         return ret;
2067                 uaddr += PAGE_SIZE;
2068         }
2069
2070         return 0;
2071 }
2072
2073 /**
2074  * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
2075  * @vma: user vma to map to
2076  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2077  * @num: number of pages in page array
2078  *
2079  * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
2080  * requested vm_pgoff
2081  *
2082  * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
2083  * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
2084  * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
2085  * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
2086  * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
2087  *
2088  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2089  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2090  */
2091 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2092                                 unsigned long num)
2093 {
2094         return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
2095 }
2096 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);
2097
2098 /**
2099  * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
2100  * @vma: user vma to map to
2101  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2102  * @num: number of pages in page array
2103  *
2104  * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
2105  * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
2106  * vm_pgoff.
2107  *
2108  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2109  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2110  */
2111 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2112                                 unsigned long num)
2113 {
2114         return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
2115 }
2116 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);
2117
2118 static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2119                         pfn_t pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
2120 {
2121         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2122         pte_t *pte, entry;
2123         spinlock_t *ptl;
2124
2125         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
2126         if (!pte)
2127                 return VM_FAULT_OOM;
2128         entry = ptep_get(pte);
2129         if (!pte_none(entry)) {
2130                 if (mkwrite) {
2131                         /*
2132                          * For read faults on private mappings the PFN passed
2133                          * in may not match the PFN we have mapped if the
2134                          * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
2135                          * case we are creating a writable PTE for a shared
2136                          * mapping and we expect the PFNs to match. If they
2137                          * don't match, we are likely racing with block
2138                          * allocation and mapping invalidation so just skip the
2139                          * update.
2140                          */
2141                         if (pte_pfn(entry) != pfn_t_to_pfn(pfn)) {
2142                                 WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
2143                                 goto out_unlock;
2144                         }
2145                         entry = pte_mkyoung(entry);
2146                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2147                         if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
2148                                 update_mmu_cache(vma, addr, pte);
2149                 }
2150                 goto out_unlock;
2151         }
2152
2153         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2154         if (pfn_t_devmap(pfn))
2155                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
2156         else
2157                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
2158
2159         if (mkwrite) {
2160                 entry = pte_mkyoung(entry);
2161                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2162         }
2163
2164         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
2165         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
2166
2167 out_unlock:
2168         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2169         return VM_FAULT_NOPAGE;
2170 }
2171
2172 /**
2173  * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
2174  * @vma: user vma to map to
2175  * @addr: target user address of this page
2176  * @pfn: source kernel pfn
2177  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
2178  *
2179  * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
2180  * to override pgprot on a per-page basis.
2181  *
2182  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
2183  * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
2184  * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
2185  * impractical.
2186  *
2187  * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
2188  * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
2189  * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
2190  *
2191  * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
2192  * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
2193  * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
2194  * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
2195  * if needed. (See for example mprotect()).
2196  *
2197  * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
2198  * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
2199  * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
2200  * of COW.
2201  *
2202  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2203  * Return: vm_fault_t value.
2204  */
2205 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2206                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
2207 {
2208         /*
2209          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
2210          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
2211          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
2212          * try to keep these invariants in place for everybody.
2213          */
2214         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
2215         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
2216                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
2217         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
2218         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
2219
2220         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2221                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2222
2223         if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
2224                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2225
2226         track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
2227
2228         return insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot,
2229                         false);
2230 }
2231 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);
2232
2233 /**
2234  * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
2235  * @vma: user vma to map to
2236  * @addr: target user address of this page
2237  * @pfn: source kernel pfn
2238  *
2239  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
2240  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
2241  *
2242  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
2243  * in that case the handler should return the result of this function.
2244  *
2245  * vma cannot be a COW mapping.
2246  *
2247  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
2248  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
2249  *
2250  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2251  * Return: vm_fault_t value.
2252  */
2253 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2254                         unsigned long pfn)
2255 {
2256         return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
2257 }
2258 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);
2259
2260 static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, pfn_t pfn)
2261 {
2262         /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
2263         if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
2264                 return true;
2265         if (pfn_t_devmap(pfn))
2266                 return true;
2267         if (pfn_t_special(pfn))
2268                 return true;
2269         if (is_zero_pfn(pfn_t_to_pfn(pfn)))
2270                 return true;
2271         return false;
2272 }
2273
2274 static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
2275                 unsigned long addr, pfn_t pfn, bool mkwrite)
2276 {
2277         pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
2278         int err;
2279
2280         BUG_ON(!vm_mixed_ok(vma, pfn));
2281
2282         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2283                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2284
2285         track_pfn_insert(vma, &pgprot, pfn);
2286
2287         if (!pfn_modify_allowed(pfn_t_to_pfn(pfn), pgprot))
2288                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2289
2290         /*
2291          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
2292          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
2293          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
2294          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
2295          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
2296          */
2297         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) &&
2298             !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
2299                 struct page *page;
2300
2301                 /*
2302                  * At this point we are committed to insert_page()
2303                  * regardless of whether the caller specified flags that
2304                  * result in pfn_t_has_page() == false.
2305                  */
2306                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
2307                 err = insert_page(vma, addr, page, pgprot);
2308         } else {
2309                 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
2310         }
2311
2312         if (err == -ENOMEM)
2313                 return VM_FAULT_OOM;
2314         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2315                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2316
2317         return VM_FAULT_NOPAGE;
2318 }
2319
2320 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2321                 pfn_t pfn)
2322 {
2323         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
2324 }
2325 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);
2326
2327 /*
2328  *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
2329  *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
2330  *  the same entry was actually inserted.
2331  */
2332 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2333                 unsigned long addr, pfn_t pfn)
2334 {
2335         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
2336 }
2337 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed_mkwrite);
2338
2339 /*
2340  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
2341  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
2342  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
2343  */
2344 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2345                         unsigned long addr, unsigned long end,
2346                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2347 {
2348         pte_t *pte, *mapped_pte;
2349         spinlock_t *ptl;
2350         int err = 0;
2351
2352         mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2353         if (!pte)
2354                 return -ENOMEM;
2355         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2356         do {
2357                 BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
2358                 if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
2359                         err = -EACCES;
2360                         break;
2361                 }
2362                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
2363                 pfn++;
2364         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2365         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2366         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2367         return err;
2368 }
2369
2370 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2371                         unsigned long addr, unsigned long end,
2372                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2373 {
2374         pmd_t *pmd;
2375         unsigned long next;
2376         int err;
2377
2378         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2379         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
2380         if (!pmd)
2381                 return -ENOMEM;
2382         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
2383         do {
2384                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2385                 err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2386                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2387                 if (err)
2388                         return err;
2389         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2390         return 0;
2391 }
2392
2393 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2394                         unsigned long addr, unsigned long end,
2395                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2396 {
2397         pud_t *pud;
2398         unsigned long next;
2399         int err;
2400
2401         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2402         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
2403         if (!pud)
2404                 return -ENOMEM;
2405         do {
2406                 next = pud_addr_end(addr, end);
2407                 err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2408                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2409                 if (err)
2410                         return err;
2411         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2412         return 0;
2413 }
2414
2415 static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2416                         unsigned long addr, unsigned long end,
2417                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2418 {
2419         p4d_t *p4d;
2420         unsigned long next;
2421         int err;
2422
2423         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2424         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
2425         if (!p4d)
2426                 return -ENOMEM;
2427         do {
2428                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2429                 err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2430                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2431                 if (err)
2432                         return err;
2433         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2434         return 0;
2435 }
2436
2437 /*
2438  * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
2439  * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
2440  */
2441 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2442                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2443 {
2444         pgd_t *pgd;
2445         unsigned long next;
2446         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2447         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2448         int err;
2449
2450         if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
2451                 return -EINVAL;
2452
2453         /*
2454          * Physically remapped pages are special. Tell the
2455          * rest of the world about it:
2456          *   VM_IO tells people not to look at these pages
2457          *      (accesses can have side effects).
2458          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
2459          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
2460          *      with them.
2461          *   VM_DONTEXPAND
2462          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
2463          *   VM_DONTDUMP
2464          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
2465          *
2466          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
2467          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
2468          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
2469          * See vm_normal_page() for details.
2470          */
2471         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
2472                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
2473                         return -EINVAL;
2474                 vma->vm_pgoff = pfn;
2475         }
2476
2477         vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
2478
2479         BUG_ON(addr >= end);
2480         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2481         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2482         flush_cache_range(vma, addr, end);
2483         do {
2484                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2485                 err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2486                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2487                 if (err)
2488                         return err;
2489         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2490
2491         return 0;
2492 }
2493
2494 /**
2495  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
2496  * @vma: user vma to map to
2497  * @addr: target page aligned user address to start at
2498  * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
2499  * @size: size of mapping area
2500  * @prot: page protection flags for this mapping
2501  *
2502  * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
2503  *
2504  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2505  */
2506 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2507                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2508 {
2509         int err;
2510
2511         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
2512         if (err)
2513                 return -EINVAL;
2514
2515         err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
2516         if (err)
2517                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size), true);
2518         return err;
2519 }
2520 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
2521
2522 /**
2523  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
2524  * @vma: user vma to map to
2525  * @start: start of the physical memory to be mapped
2526  * @len: size of area
2527  *
2528  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
2529  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
2530  * we'll figure out the rest from the vma information.
2531  *
2532  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
2533  * whatever write-combining details or similar.
2534  *
2535  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2536  */
2537 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
2538 {
2539         unsigned long vm_len, pfn, pages;
2540
2541         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
2542         if (start + len < start)
2543                 return -EINVAL;
2544         /*
2545          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
2546          * but we've historically allowed it because IO memory might
2547          * just have smaller alignment.
2548          */
2549         len += start & ~PAGE_MASK;
2550         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
2551         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2552         if (pfn + pages < pfn)
2553                 return -EINVAL;
2554
2555         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
2556         if (vma->vm_pgoff > pages)
2557                 return -EINVAL;
2558         pfn += vma->vm_pgoff;
2559         pages -= vma->vm_pgoff;
2560
2561         /* Can we fit all of the mapping? */
2562         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
2563         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
2564                 return -EINVAL;
2565
2566         /* Ok, let it rip */
2567         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
2568 }
2569 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
2570
2571 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2572                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2573                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2574                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2575 {
2576         pte_t *pte, *mapped_pte;
2577         int err = 0;
2578         spinlock_t *ptl;
2579
2580         if (create) {
2581                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2582                         pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
2583                         pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2584                 if (!pte)
2585                         return -ENOMEM;
2586         } else {
2587                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2588                         pte_offset_kernel(pmd, addr) :
2589                         pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2590                 if (!pte)
2591                         return -EINVAL;
2592         }
2593
2594         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2595
2596         if (fn) {
2597                 do {
2598                         if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
2599                                 err = fn(pte++, addr, data);
2600                                 if (err)
2601                                         break;
2602                         }
2603                 } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2604         }
2605         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
2606
2607         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2608
2609         if (mm != &init_mm)
2610                 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2611         return err;
2612 }
2613
2614 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2615                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2616                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2617                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2618 {
2619         pmd_t *pmd;
2620         unsigned long next;
2621         int err = 0;
2622
2623         BUG_ON(pud_huge(*pud));
2624
2625         if (create) {
2626                 pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
2627                 if (!pmd)
2628                         return -ENOMEM;
2629         } else {
2630                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
2631         }
2632         do {
2633                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2634                 if (pmd_none(*pmd) && !create)
2635                         continue;
2636                 if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
2637                         return -EINVAL;
2638                 if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
2639                         if (!create)
2640                                 continue;
2641                         pmd_clear_bad(pmd);
2642                 }
2643                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2644                                          fn, data, create, mask);
2645                 if (err)
2646                         break;
2647         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2648
2649         return err;
2650 }
2651
2652 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2653                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2654                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2655                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2656 {
2657         pud_t *pud;
2658         unsigned long next;
2659         int err = 0;
2660
2661         if (create) {
2662                 pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
2663                 if (!pud)
2664                         return -ENOMEM;
2665         } else {
2666                 pud = pud_offset(p4d, addr);
2667         }
2668         do {
2669                 next = pud_addr_end(addr, end);
2670                 if (pud_none(*pud) && !create)
2671                         continue;
2672                 if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
2673                         return -EINVAL;
2674                 if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
2675                         if (!create)
2676                                 continue;
2677                         pud_clear_bad(pud);
2678                 }
2679                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2680                                          fn, data, create, mask);
2681                 if (err)
2682                         break;
2683         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2684
2685         return err;
2686 }
2687
2688 static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2689                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2690                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2691                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2692 {
2693         p4d_t *p4d;
2694         unsigned long next;
2695         int err = 0;
2696
2697         if (create) {
2698                 p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
2699                 if (!p4d)
2700                         return -ENOMEM;
2701         } else {
2702                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
2703         }
2704         do {
2705                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2706                 if (p4d_none(*p4d) && !create)
2707                         continue;
2708                 if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
2709                         return -EINVAL;
2710                 if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
2711                         if (!create)
2712                                 continue;
2713                         p4d_clear_bad(p4d);
2714                 }
2715                 err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2716                                          fn, data, create, mask);
2717                 if (err)
2718                         break;
2719         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2720
2721         return err;
2722 }
2723
2724 static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2725                                  unsigned long size, pte_fn_t fn,
2726                                  void *data, bool create)
2727 {
2728         pgd_t *pgd;
2729         unsigned long start = addr, next;
2730         unsigned long end = addr + size;
2731         pgtbl_mod_mask mask = 0;
2732         int err = 0;
2733
2734         if (WARN_ON(addr >= end))
2735                 return -EINVAL;
2736
2737         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2738         do {
2739                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2740                 if (pgd_none(*pgd) && !create)
2741                         continue;
2742                 if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
2743                         return -EINVAL;
2744                 if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
2745                         if (!create)
2746                                 continue;
2747                         pgd_clear_bad(pgd);
2748                 }
2749                 err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2750                                          fn, data, create, &mask);
2751                 if (err)
2752                         break;
2753         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2754
2755         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
2756                 arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);
2757
2758         return err;
2759 }
2760
2761 /*
2762  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
2763  * and calling a provided function on each leaf page table.
2764  */
2765 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2766                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2767 {
2768         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
2771
2772 /*
2773  * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
2774  * each leaf page table where it exists.
2775  *
2776  * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
2777  * where they are absent.
2778  */
2779 int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2780                                  unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2781 {
2782         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
2783 }
2784 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_existing_page_range);
2785
2786 /*
2787  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
2788  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
2789  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
2790  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
2791  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
2792  * and do_anonymous_page can safely check later on).
2793  */
2794 static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
2795 {
2796         int same = 1;
2797 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
2798         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
2799                 spin_lock(vmf->ptl);
2800                 same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
2801                 spin_unlock(vmf->ptl);
2802         }
2803 #endif
2804         pte_unmap(vmf->pte);
2805         vmf->pte = NULL;
2806         return same;
2807 }
2808
2809 /*
2810  * Return:
2811  *      0:              copied succeeded
2812  *      -EHWPOISON:     copy failed due to hwpoison in source page
2813  *      -EAGAIN:        copied failed (some other reason)
2814  */
2815 static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
2816                                       struct vm_fault *vmf)
2817 {
2818         int ret;
2819         void *kaddr;
2820         void __user *uaddr;
2821         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2822         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2823         unsigned long addr = vmf->address;
2824
2825         if (likely(src)) {
2826                 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma)) {
2827                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
2828                         return -EHWPOISON;
2829                 }
2830                 return 0;
2831         }
2832
2833         /*
2834          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
2835          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
2836          * just copying from the original user address. If that
2837          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
2838          */
2839         kaddr = kmap_atomic(dst);
2840         uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);
2841
2842         /*
2843          * On architectures with software "accessed" bits, we would
2844          * take a double page fault, so mark it accessed here.
2845          */
2846         vmf->pte = NULL;
2847         if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
2848                 pte_t entry;
2849
2850                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2851                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2852                         /*
2853                          * Other thread has already handled the fault
2854                          * and update local tlb only
2855                          */
2856                         if (vmf->pte)
2857                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
2858                         ret = -EAGAIN;
2859                         goto pte_unlock;
2860                 }
2861
2862                 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
2863                 if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
2864                         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
2865         }
2866
2867         /*
2868          * This really shouldn't fail, because the page is there
2869          * in the page tables. But it might just be unreadable,
2870          * in which case we just give up and fill the result with
2871          * zeroes.
2872          */
2873         if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
2874                 if (vmf->pte)
2875                         goto warn;
2876
2877                 /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
2878                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2879                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2880                         /* The PTE changed under us, update local tlb */
2881                         if (vmf->pte)
2882                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
2883                         ret = -EAGAIN;
2884                         goto pte_unlock;
2885                 }
2886
2887                 /*
2888                  * The same page can be mapped back since last copy attempt.
2889                  * Try to copy again under PTL.
2890                  */
2891                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
2892                         /*
2893                          * Give a warn in case there can be some obscure
2894                          * use-case
2895                          */
2896 warn:
2897                         WARN_ON_ONCE(1);
2898                         clear_page(kaddr);
2899                 }
2900         }
2901
2902         ret = 0;
2903
2904 pte_unlock:
2905         if (vmf->pte)
2906                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
2907         kunmap_atomic(kaddr);
2908         flush_dcache_page(dst);
2909
2910         return ret;
2911 }
2912
2913 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
2914 {
2915         struct file *vm_file = vma->vm_file;
2916
2917         if (vm_file)
2918                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
2919
2920         /*
2921          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
2922          * a default GFP_KERNEL for them.
2923          */
2924         return GFP_KERNEL;
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
2929  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
2930  *
2931  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
2932  */
2933 static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
2934 {
2935         vm_fault_t ret;
2936         unsigned int old_flags = vmf->flags;
2937
2938         vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
2939
2940         if (vmf->vma->vm_file &&
2941             IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
2942                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2943
2944         ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
2945         /* Restore original flags so that caller is not surprised */
2946         vmf->flags = old_flags;
2947         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
2948                 return ret;
2949         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
2950                 folio_lock(folio);
2951                 if (!folio->mapping) {
2952                         folio_unlock(folio);
2953                         return 0; /* retry */
2954                 }
2955                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
2956         } else
2957                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2958         return ret;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
2963  *
2964  * The function expects the page to be locked and unlocks it.
2965  */
2966 static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
2967 {
2968         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2969         struct address_space *mapping;
2970         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
2971         bool dirtied;
2972         bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;
2973
2974         dirtied = folio_mark_dirty(folio);
2975         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
2976         /*
2977          * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
2978          * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
2979          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
2980          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
2981          */
2982         mapping = folio_raw_mapping(folio);
2983         folio_unlock(folio);
2984
2985         if (!page_mkwrite)
2986                 file_update_time(vma->vm_file);
2987
2988         /*
2989          * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
2990          *
2991          * mapping may be NULL here because some device drivers do not
2992          * set page.mapping but still dirty their pages
2993          *
2994          * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
2995          * is pinning the mapping, as per above.
2996          */
2997         if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
2998                 struct file *fpin;
2999
3000                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
3001                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3002                 if (fpin) {
3003                         fput(fpin);
3004                         return VM_FAULT_COMPLETED;
3005                 }
3006         }
3007
3008         return 0;
3009 }
3010
3011 /*
3012  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
3013  *
3014  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
3015  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
3016  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
3017  * any related book-keeping.
3018  */
3019 static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3020         __releases(vmf->ptl)
3021 {
3022         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3023         pte_t entry;
3024
3025         VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
3026
3027         if (folio) {
3028                 VM_BUG_ON(folio_test_anon(folio) &&
3029                           !PageAnonExclusive(vmf->page));
3030                 /*
3031                  * Clear the folio's cpupid information as the existing
3032                  * information potentially belongs to a now completely
3033                  * unrelated process.
3034                  */
3035                 folio_xchg_last_cpupid(folio, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
3036         }
3037
3038         flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3039         entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3040         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3041         if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
3042                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3043         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3044         count_vm_event(PGREUSE);
3045 }
3046
3047 /*
3048  * We could add a bitflag somewhere, but for now, we know that all
3049  * vm_ops that have a ->map_pages have been audited and don't need
3050  * the mmap_lock to be held.
3051  */
3052 static inline vm_fault_t vmf_can_call_fault(const struct vm_fault *vmf)
3053 {
3054         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3055
3056         if (vma->vm_ops->map_pages || !(vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK))
3057                 return 0;
3058         vma_end_read(vma);
3059         return VM_FAULT_RETRY;
3060 }
3061
3062 static vm_fault_t vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
3063 {
3064         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3065
3066         if (likely(vma->anon_vma))
3067                 return 0;
3068         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3069                 vma_end_read(vma);
3070                 return VM_FAULT_RETRY;
3071         }
3072         if (__anon_vma_prepare(vma))
3073                 return VM_FAULT_OOM;
3074         return 0;
3075 }
3076
3077 /*
3078  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
3079  * either due to COW or unsharing.
3080  *
3081  * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
3082  * without the ptl held.
3083  *
3084  * High level logic flow:
3085  *
3086  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
3087  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
3088  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
3089  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
3090  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
3091  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
3092  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
3093  */
3094 static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
3095 {
3096         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3097         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3098         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3099         struct folio *old_folio = NULL;
3100         struct folio *new_folio = NULL;
3101         pte_t entry;
3102         int page_copied = 0;
3103         struct mmu_notifier_range range;
3104         vm_fault_t ret;
3105
3106         delayacct_wpcopy_start();
3107
3108         if (vmf->page)
3109                 old_folio = page_folio(vmf->page);
3110         ret = vmf_anon_prepare(vmf);
3111         if (unlikely(ret))
3112                 goto out;
3113
3114         if (is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte))) {
3115                 new_folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, vmf->address);
3116                 if (!new_folio)
3117                         goto oom;
3118         } else {
3119                 int err;
3120                 new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma,
3121                                 vmf->address, false);
3122                 if (!new_folio)
3123                         goto oom;
3124
3125                 err = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
3126                 if (err) {
3127                         /*
3128                          * COW failed, if the fault was solved by other,
3129                          * it's fine. If not, userspace would re-fault on
3130                          * the same address and we will handle the fault
3131                          * from the second attempt.
3132                          * The -EHWPOISON case will not be retried.
3133                          */
3134                         folio_put(new_folio);
3135                         if (old_folio)
3136                                 folio_put(old_folio);
3137
3138                         delayacct_wpcopy_end();
3139                         return err == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
3140                 }
3141                 kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
3142         }
3143
3144         if (mem_cgroup_charge(new_folio, mm, GFP_KERNEL))
3145                 goto oom_free_new;
3146         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
3147
3148         __folio_mark_uptodate(new_folio);
3149
3150         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
3151                                 vmf->address & PAGE_MASK,
3152                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
3153         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3154
3155         /*
3156          * Re-check the pte - we dropped the lock
3157          */
3158         vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
3159         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3160                 if (old_folio) {
3161                         if (!folio_test_anon(old_folio)) {
3162                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&old_folio->page));
3163                                 inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3164                         }
3165                 } else {
3166                         ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
3167                         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3168                 }
3169                 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3170                 entry = mk_pte(&new_folio->page, vma->vm_page_prot);
3171                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
3172                 if (unlikely(unshare)) {
3173                         if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3174                                 entry = pte_mksoft_dirty(entry);
3175                         if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3176                                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
3177                 } else {
3178                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3179                 }
3180
3181                 /*
3182                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
3183                  * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
3184                  * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
3185                  * that left a window where the new PTE could be loaded into
3186                  * some TLBs while the old PTE remains in others.
3187                  */
3188                 ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
3189                 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address);
3190                 folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
3191                 /*
3192                  * We call the notify macro here because, when using secondary
3193                  * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
3194                  * new page to be mapped directly into the secondary page table.
3195                  */
3196                 BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
3197                 set_pte_at_notify(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
3198                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3199                 if (old_folio) {
3200                         /*
3201                          * Only after switching the pte to the new page may
3202                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
3203                          * process may come and find the rmap count decremented
3204                          * before the pte is switched to the new page, and
3205                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
3206                          * here still points into it and can be read by other
3207                          * threads.
3208                          *
3209                          * The critical issue is to order this
3210                          * page_remove_rmap with the ptp_clear_flush above.
3211                          * Those stores are ordered by (if nothing else,)
3212                          * the barrier present in the atomic_add_negative
3213                          * in page_remove_rmap.
3214                          *
3215                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
3216                          * no process can access the old page before the
3217                          * decremented mapcount is visible. And the old page
3218                          * cannot be reused until after the decremented
3219                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
3220                          * old page will be flushed before it can be reused.
3221                          */
3222                         page_remove_rmap(vmf->page, vma, false);
3223                 }
3224
3225                 /* Free the old page.. */
3226                 new_folio = old_folio;
3227                 page_copied = 1;
3228                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3229         } else if (vmf->pte) {
3230                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
3231                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3232         }
3233
3234         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3235
3236         if (new_folio)
3237                 folio_put(new_folio);
3238         if (old_folio) {
3239                 if (page_copied)
3240                         free_swap_cache(&old_folio->page);
3241                 folio_put(old_folio);
3242         }
3243
3244         delayacct_wpcopy_end();
3245         return 0;
3246 oom_free_new:
3247         folio_put(new_folio);
3248 oom:
3249         ret = VM_FAULT_OOM;
3250 out:
3251         if (old_folio)
3252                 folio_put(old_folio);
3253
3254         delayacct_wpcopy_end();
3255         return ret;
3256 }
3257
3258 /**
3259  * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
3260  *                        writeable once the page is prepared
3261  *
3262  * @vmf: structure describing the fault
3263  * @folio: the folio of vmf->page
3264  *
3265  * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
3266  * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
3267  * It handles locking of PTE and modifying it.
3268  *
3269  * The function expects the page to be locked or other protection against
3270  * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
3271  *
3272  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
3273  * we acquired PTE lock.
3274  */
3275 static vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3276 {
3277         WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
3278         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3279                                        &vmf->ptl);
3280         if (!vmf->pte)
3281                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3282         /*
3283          * We might have raced with another page fault while we released the
3284          * pte_offset_map_lock.
3285          */
3286         if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
3287                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
3288                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3289                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3290         }
3291         wp_page_reuse(vmf, folio);
3292         return 0;
3293 }
3294
3295 /*
3296  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
3297  * mapping
3298  */
3299 static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
3300 {
3301         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3302
3303         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
3304                 vm_fault_t ret;
3305
3306                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3307                 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
3308                 if (ret)
3309                         return ret;
3310
3311                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
3312                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
3313                 if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
3314                         return ret;
3315                 return finish_mkwrite_fault(vmf, NULL);
3316         }
3317         wp_page_reuse(vmf, NULL);
3318         return 0;
3319 }
3320
3321 static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3322         __releases(vmf->ptl)
3323 {
3324         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3325         vm_fault_t ret = 0;
3326
3327         folio_get(folio);
3328
3329         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3330                 vm_fault_t tmp;
3331
3332                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3333                 tmp = vmf_can_call_fault(vmf);
3334                 if (tmp) {
3335                         folio_put(folio);
3336                         return tmp;
3337                 }
3338
3339                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
3340                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
3341                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3342                         folio_put(folio);
3343                         return tmp;
3344                 }
3345                 tmp = finish_mkwrite_fault(vmf, folio);
3346                 if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
3347                         folio_unlock(folio);
3348                         folio_put(folio);
3349                         return tmp;
3350                 }
3351         } else {
3352                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3353                 folio_lock(folio);
3354         }
3355         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
3356         folio_put(folio);
3357
3358         return ret;
3359 }
3360
3361 static bool wp_can_reuse_anon_folio(struct folio *folio,
3362                                     struct vm_area_struct *vma)
3363 {
3364         /*
3365          * We have to verify under folio lock: these early checks are
3366          * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
3367          * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
3368          *
3369          * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
3370          */
3371         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
3372                 return false;
3373         if (!folio_test_lru(folio))
3374                 /*
3375                  * We cannot easily detect+handle references from
3376                  * remote LRU caches or references to LRU folios.
3377                  */
3378                 lru_add_drain();
3379         if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
3380                 return false;
3381         if (!folio_trylock(folio))
3382                 return false;
3383         if (folio_test_swapcache(folio))
3384                 folio_free_swap(folio);
3385         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
3386                 folio_unlock(folio);
3387                 return false;
3388         }
3389         /*
3390          * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
3391          * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
3392          * sunglasses. Hit it.
3393          */
3394         folio_move_anon_rmap(folio, vma);
3395         folio_unlock(folio);
3396         return true;
3397 }
3398
3399 /*
3400  * This routine handles present pages, when
3401  * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
3402  * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
3403  *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
3404  *
3405  * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
3406  * shared-page counter for the old page.
3407  *
3408  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
3409  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
3410  * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
3411  * done any necessary COW.
3412  *
3413  * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
3414  * though the page will change only once the write actually happens. This
3415  * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
3416  *
3417  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3418  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
3419  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
3420  */
3421 static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
3422         __releases(vmf->ptl)
3423 {
3424         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3425         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3426         struct folio *folio = NULL;
3427         pte_t pte;
3428
3429         if (likely(!unshare)) {
3430                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
3431                         if (!userfaultfd_wp_async(vma)) {
3432                                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3433                                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
3434                         }
3435
3436                         /*
3437                          * Nothing needed (cache flush, TLB invalidations,
3438                          * etc.) because we're only removing the uffd-wp bit,
3439                          * which is completely invisible to the user.
3440                          */
3441                         pte = pte_clear_uffd_wp(ptep_get(vmf->pte));
3442
3443                         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
3444                         /*
3445                          * Update this to be prepared for following up CoW
3446                          * handling
3447                          */
3448                         vmf->orig_pte = pte;
3449                 }
3450
3451                 /*
3452                  * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
3453                  * is flushed in this case before copying.
3454                  */
3455                 if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
3456                              mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
3457                         flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
3458         }
3459
3460         vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);
3461
3462         if (vmf->page)
3463                 folio = page_folio(vmf->page);
3464
3465         /*
3466          * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
3467          * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
3468          */
3469         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
3470                 /*
3471                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
3472                  * VM_PFNMAP VMA.
3473                  *
3474                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
3475                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
3476                  */
3477                 if (!vmf->page)
3478                         return wp_pfn_shared(vmf);
3479                 return wp_page_shared(vmf, folio);
3480         }
3481
3482         /*
3483          * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
3484          * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
3485          *
3486          * If we encounter a page that is marked exclusive, we must reuse
3487          * the page without further checks.
3488          */
3489         if (folio && folio_test_anon(folio) &&
3490             (PageAnonExclusive(vmf->page) || wp_can_reuse_anon_folio(folio, vma))) {
3491                 if (!PageAnonExclusive(vmf->page))
3492                         SetPageAnonExclusive(vmf->page);
3493                 if (unlikely(unshare)) {
3494                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3495                         return 0;
3496                 }
3497                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3498                 return 0;
3499         }
3500         /*
3501          * Ok, we need to copy. Oh, well..
3502          */
3503         if (folio)
3504                 folio_get(folio);
3505
3506         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3507 #ifdef CONFIG_KSM
3508         if (folio && folio_test_ksm(folio))
3509                 count_vm_event(COW_KSM);
3510 #endif
3511         return wp_page_copy(vmf);
3512 }
3513
3514 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
3515                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
3516                 struct zap_details *details)
3517 {
3518         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
3519 }
3520
3521 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
3522                                             pgoff_t first_index,
3523                                             pgoff_t last_index,
3524                                             struct zap_details *details)
3525 {
3526         struct vm_area_struct *vma;
3527         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
3528
3529         vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
3530                 vba = vma->vm_pgoff;
3531                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
3532                 zba = max(first_index, vba);
3533                 zea = min(last_index, vea);
3534
3535                 unmap_mapping_range_vma(vma,
3536                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3537                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3538                                 details);
3539         }
3540 }
3541
3542 /**
3543  * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
3544  * @folio: The locked folio to be unmapped.
3545  *
3546  * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
3547  * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
3548  * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
3549  * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
3550  * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
3551  * to unmap it finally.
3552  */
3553 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
3554 {
3555         struct address_space *mapping = folio->mapping;
3556         struct zap_details details = { };
3557         pgoff_t first_index;
3558         pgoff_t last_index;
3559
3560         VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3561
3562         first_index = folio->index;
3563         last_index = folio_next_index(folio) - 1;
3564
3565         details.even_cows = false;
3566         details.single_folio = folio;
3567         details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
3568
3569         i_mmap_lock_read(mapping);
3570         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3571                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3572                                          last_index, &details);
3573         i_mmap_unlock_read(mapping);
3574 }
3575
3576 /**
3577  * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
3578  * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
3579  * @start: Index of first page to be unmapped.
3580  * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
3581  * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
3582  *
3583  * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
3584  * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
3585  * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
3586  * cache.
3587  */
3588 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
3589                 pgoff_t nr, bool even_cows)
3590 {
3591         struct zap_details details = { };
3592         pgoff_t first_index = start;
3593         pgoff_t last_index = start + nr - 1;
3594
3595         details.even_cows = even_cows;
3596         if (last_index < first_index)
3597                 last_index = ULONG_MAX;
3598
3599         i_mmap_lock_read(mapping);
3600         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3601                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3602                                          last_index, &details);
3603         i_mmap_unlock_read(mapping);
3604 }
3605 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);
3606
3607 /**
3608  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
3609  * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
3610  * file.
3611  *
3612  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
3613  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
3614  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
3615  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
3616  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
3617  * partial pages.
3618  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
3619  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
3620  * end of the file.
3621  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
3622  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
3623  */
3624 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
3625                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
3626 {
3627         pgoff_t hba = holebegin >> PAGE_SHIFT;
3628         pgoff_t hlen = (holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3629
3630         /* Check for overflow. */
3631         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
3632                 long long holeend =
3633                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3634                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
3635                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
3636         }
3637
3638         unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
3639 }
3640 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
3641
3642 /*
3643  * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
3644  */
3645 static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
3646 {
3647         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3648         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3649         struct mmu_notifier_range range;
3650         vm_fault_t ret;
3651
3652         /*
3653          * We need a reference to lock the folio because we don't hold
3654          * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
3655          * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
3656          * have been removed already. If it happens to have already
3657          * been re-allocated after being freed all we do is lock and
3658          * unlock it.
3659          */
3660         if (!folio_try_get(folio))
3661                 return 0;
3662
3663         ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3664         if (ret) {
3665                 folio_put(folio);
3666                 return ret;
3667         }
3668         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
3669                                 vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
3670                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
3671         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3672
3673         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3674                                 &vmf->ptl);
3675         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3676                 restore_exclusive_pte(vma, vmf->page, vmf->address, vmf->pte);
3677
3678         if (vmf->pte)
3679                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3680         folio_unlock(folio);
3681         folio_put(folio);
3682
3683         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3684         return 0;
3685 }
3686
3687 static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
3688                                            struct vm_area_struct *vma,
3689                                            unsigned int fault_flags)
3690 {
3691         if (!folio_test_swapcache(folio))
3692                 return false;
3693         if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
3694             folio_test_mlocked(folio))
3695                 return true;
3696         /*
3697          * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3698          * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3699          * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
3700          * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
3701          */
3702         return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
3703                 folio_ref_count(folio) == 2;
3704 }
3705
3706 static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
3707 {
3708         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
3709                                        vmf->address, &vmf->ptl);
3710         if (!vmf->pte)
3711                 return 0;
3712         /*
3713          * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
3714          * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
3715          *
3716          * This should also cover the case where e.g. the pte changed
3717          * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
3718          * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
3719          */
3720         if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
3721                 pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
3722         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3723         return 0;
3724 }
3725
3726 static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
3727 {
3728         if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
3729                 return do_anonymous_page(vmf);
3730         else
3731                 return do_fault(vmf);
3732 }
3733
3734 /*
3735  * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
3736  * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
3737  */
3738 static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
3739 {
3740         /*
3741          * Just in case there're leftover special ptes even after the region
3742          * got unregistered - we can simply clear them.
3743          */
3744         if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
3745                 return pte_marker_clear(vmf);
3746
3747         return do_pte_missing(vmf);
3748 }
3749
3750 static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
3751 {
3752         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3753         unsigned long marker = pte_marker_get(entry);
3754
3755         /*
3756          * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
3757          * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
3758          */
3759         if (WARN_ON_ONCE(!marker))
3760                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3761
3762         /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
3763         if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
3764                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3765
3766         if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
3767                 return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);
3768
3769         /* This is an unknown pte marker */
3770         return VM_FAULT_SIGBUS;
3771 }
3772
3773 /*
3774  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3775  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3776  * We return with pte unmapped and unlocked.
3777  *
3778  * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
3779  * as does filemap_fault().
3780  */
3781 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
3782 {
3783         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3784         struct folio *swapcache, *folio = NULL;
3785         struct page *page;
3786         struct swap_info_struct *si = NULL;
3787         rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
3788         bool exclusive = false;
3789         swp_entry_t entry;
3790         pte_t pte;
3791         vm_fault_t ret = 0;
3792         void *shadow = NULL;
3793
3794         if (!pte_unmap_same(vmf))
3795                 goto out;
3796
3797         entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3798         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
3799                 if (is_migration_entry(entry)) {
3800                         migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3801                                              vmf->address);
3802                 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
3803                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3804                         ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
3805                 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
3806                         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3807                                 /*
3808                                  * migrate_to_ram is not yet ready to operate
3809                                  * under VMA lock.
3810                                  */
3811                                 vma_end_read(vma);
3812                                 ret = VM_FAULT_RETRY;
3813                                 goto out;
3814                         }
3815
3816                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3817                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3818                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3819                         if (unlikely(!vmf->pte ||
3820                                      !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
3821                                                         vmf->orig_pte)))
3822                                 goto unlock;
3823
3824                         /*
3825                          * Get a page reference while we know the page can't be
3826                          * freed.
3827                          */
3828                         get_page(vmf->page);
3829                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3830                         ret = vmf->page->pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
3831                         put_page(vmf->page);
3832                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
3833                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3834                 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
3835                         ret = handle_pte_marker(vmf);
3836                 } else {
3837                         print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
3838                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3839                 }
3840                 goto out;
3841         }
3842
3843         /* Prevent swapoff from happening to us. */
3844         si = get_swap_device(entry);
3845         if (unlikely(!si))
3846                 goto out;
3847
3848         folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
3849         if (folio)
3850                 page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
3851         swapcache = folio;
3852
3853         if (!folio) {
3854                 if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
3855                     __swap_count(entry) == 1) {
3856                         /* skip swapcache */
3857                         folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0,
3858                                                 vma, vmf->address, false);
3859                         page = &folio->page;
3860                         if (folio) {
3861                                 __folio_set_locked(folio);
3862                                 __folio_set_swapbacked(folio);
3863
3864                                 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio,
3865                                                         vma->vm_mm, GFP_KERNEL,
3866                                                         entry)) {
3867                                         ret = VM_FAULT_OOM;
3868                                         goto out_page;
3869                                 }
3870                                 mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
3871
3872                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
3873                                 if (shadow)
3874                                         workingset_refault(folio, shadow);
3875
3876                                 folio_add_lru(folio);
3877
3878                                 /* To provide entry to swap_readpage() */
3879                                 folio->swap = entry;
3880                                 swap_readpage(page, true, NULL);
3881                                 folio->private = NULL;
3882                         }
3883                 } else {
3884                         page = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3885                                                 vmf);
3886                         if (page)
3887                                 folio = page_folio(page);
3888                         swapcache = folio;
3889                 }
3890
3891                 if (!folio) {
3892                         /*
3893                          * Back out if somebody else faulted in this pte
3894                          * while we released the pte lock.
3895                          */
3896                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3897                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3898                         if (likely(vmf->pte &&
3899                                    pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3900                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3901                         goto unlock;
3902                 }
3903
3904                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
3905                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3906                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3907                 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3908         } else if (PageHWPoison(page)) {
3909                 /*
3910                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
3911                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
3912                  */
3913                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3914                 goto out_release;
3915         }
3916
3917         ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3918         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
3919                 goto out_release;
3920
3921         if (swapcache) {
3922                 /*
3923                  * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
3924                  * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
3925                  * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
3926                  * swapcache, we need to check that the page's swap has not
3927                  * changed.
3928                  */
3929                 if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
3930                              page_swap_entry(page).val != entry.val))
3931                         goto out_page;
3932
3933                 /*
3934                  * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
3935                  * page->index of !PageKSM() pages would be nonlinear inside the
3936                  * anon VMA -- PageKSM() is lost on actual swapout.
3937                  */
3938                 page = ksm_might_need_to_copy(page, vma, vmf->address);
3939                 if (unlikely(!page)) {
3940                         ret = VM_FAULT_OOM;
3941                         goto out_page;
3942                 } else if (unlikely(PTR_ERR(page) == -EHWPOISON)) {
3943                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3944                         goto out_page;
3945                 }
3946                 folio = page_folio(page);
3947
3948                 /*
3949                  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3950                  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3951                  * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
3952                  * caches if required.
3953                  */
3954                 if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
3955                     !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
3956                         lru_add_drain();
3957         }
3958
3959         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
3960
3961         /*
3962          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
3963          */
3964         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3965                         &vmf->ptl);
3966         if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3967                 goto out_nomap;
3968
3969         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3970                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3971                 goto out_nomap;
3972         }
3973
3974         /*
3975          * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
3976          * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
3977          * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
3978          * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
3979          * check after taking the PT lock and making sure that nobody
3980          * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
3981          */
3982         BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
3983         BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
3984
3985         /*
3986          * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
3987          * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
3988          */
3989         if (!folio_test_ksm(folio)) {
3990                 exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
3991                 if (folio != swapcache) {
3992                         /*
3993                          * We have a fresh page that is not exposed to the
3994                          * swapcache -> certainly exclusive.
3995                          */
3996                         exclusive = true;
3997                 } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
3998                           data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
3999                         /*
4000                          * This is tricky: not all swap backends support
4001                          * concurrent page modifications while under writeback.
4002                          *
4003                          * So if we stumble over such a page in the swapcache
4004                          * we must not set the page exclusive, otherwise we can
4005                          * map it writable without further checks and modify it
4006                          * while still under writeback.
4007                          *
4008                          * For these problematic swap backends, simply drop the
4009                          * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
4010                          * writeback only if we fully unmapped the page and
4011                          * there are no unexpected references on the page after
4012                          * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
4013                          * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
4014                          * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
4015                          * it only R/O is fine.
4016                          */
4017                         exclusive = false;
4018                 }
4019         }
4020
4021         /*
4022          * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
4023          * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
4024          * so this must be called before swap_free().
4025          */
4026         arch_swap_restore(entry, folio);
4027
4028         /*
4029          * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
4030          * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
4031          * yet.
4032          */
4033         swap_free(entry);
4034         if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
4035                 folio_free_swap(folio);
4036
4037         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4038         dec_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS);
4039         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4040
4041         /*
4042          * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
4043          * certainly not shared either because we just allocated them without
4044          * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
4045          * exclusivity.
4046          */
4047         if (!folio_test_ksm(folio) &&
4048             (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
4049                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4050                         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
4051                         vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
4052                 }
4053                 rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
4054         }
4055         flush_icache_page(vma, page);
4056         if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
4057                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
4058         if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
4059                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
4060         vmf->orig_pte = pte;
4061
4062         /* ksm created a completely new copy */
4063         if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
4064                 page_add_new_anon_rmap(page, vma, vmf->address);
4065                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4066         } else {
4067                 page_add_anon_rmap(page, vma, vmf->address, rmap_flags);
4068         }
4069
4070         VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
4071                         (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
4072         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
4073         arch_do_swap_page(vma->vm_mm, vma, vmf->address, pte, vmf->orig_pte);
4074
4075         folio_unlock(folio);
4076         if (folio != swapcache && swapcache) {
4077                 /*
4078                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
4079                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
4080                  * (to avoid false positives from pte_same). For
4081                  * further safety release the lock after the swap_free
4082                  * so that the swap count won't change under a
4083                  * parallel locked swapcache.
4084                  */
4085                 folio_unlock(swapcache);
4086                 folio_put(swapcache);
4087         }
4088
4089         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4090                 ret |= do_wp_page(vmf);
4091                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
4092                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
4093                 goto out;
4094         }
4095
4096         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4097         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4098 unlock:
4099         if (vmf->pte)
4100                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4101 out:
4102         if (si)
4103                 put_swap_device(si);
4104         return ret;
4105 out_nomap:
4106         if (vmf->pte)
4107                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4108 out_page:
4109         folio_unlock(folio);
4110 out_release:
4111         folio_put(folio);
4112         if (folio != swapcache && swapcache) {
4113                 folio_unlock(swapcache);
4114                 folio_put(swapcache);
4115         }
4116         if (si)
4117                 put_swap_device(si);
4118         return ret;
4119 }
4120
4121 /*
4122  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4123  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
4124  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
4125  */
4126 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
4127 {
4128         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4129         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4130         struct folio *folio;
4131         vm_fault_t ret = 0;
4132         pte_t entry;
4133
4134         /* File mapping without ->vm_ops ? */
4135         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
4136                 return VM_FAULT_SIGBUS;
4137
4138         /*
4139          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
4140          * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
4141          */
4142         if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
4143                 return VM_FAULT_OOM;
4144
4145         /* Use the zero-page for reads */
4146         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4147                         !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
4148                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
4149                                                 vma->vm_page_prot));
4150                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4151                                 vmf->address, &vmf->ptl);
4152                 if (!vmf->pte)
4153                         goto unlock;
4154                 if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4155                         update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4156                         goto unlock;
4157                 }
4158                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4159                 if (ret)
4160                         goto unlock;
4161                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4162                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4163                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4164                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4165                 }
4166                 goto setpte;
4167         }
4168
4169         /* Allocate our own private page. */
4170         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
4171                 goto oom;
4172         folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, vmf->address);
4173         if (!folio)
4174                 goto oom;
4175
4176         if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
4177                 goto oom_free_page;
4178         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
4179
4180         /*
4181          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
4182          * preceding stores to the page contents become visible before
4183          * the set_pte_at() write.
4184          */
4185         __folio_mark_uptodate(folio);
4186
4187         entry = mk_pte(&folio->page, vma->vm_page_prot);
4188         entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4189         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
4190                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4191
4192         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
4193                         &vmf->ptl);
4194         if (!vmf->pte)
4195                 goto release;
4196         if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4197                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4198                 goto release;
4199         }
4200
4201         ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4202         if (ret)
4203                 goto release;
4204
4205         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4206         if (userfaultfd_missing(vma)) {
4207                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4208                 folio_put(folio);
4209                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4210         }
4211
4212         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4213         folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, vmf->address);
4214         folio_add_lru_vma(folio, vma);
4215 setpte:
4216         if (uffd_wp)
4217                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4218         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
4219
4220         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4221         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4222 unlock:
4223         if (vmf->pte)
4224                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4225         return ret;
4226 release:
4227         folio_put(folio);
4228         goto unlock;
4229 oom_free_page:
4230         folio_put(folio);
4231 oom:
4232         return VM_FAULT_OOM;
4233 }
4234
4235 /*
4236  * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
4237  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
4238  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
4239  */
4240 static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
4241 {
4242         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4243         vm_fault_t ret;
4244
4245         /*
4246          * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
4247          * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
4248          *                              lock_page(A)
4249          *                              SetPageWriteback(A)
4250          *                              unlock_page(A)
4251          * lock_page(B)
4252          *                              lock_page(B)
4253          * pte_alloc_one
4254          *   shrink_page_list
4255          *     wait_on_page_writeback(A)
4256          *                              SetPageWriteback(B)
4257          *                              unlock_page(B)
4258          *                              # flush A, B to clear the writeback
4259          */
4260         if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
4261                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4262                 if (!vmf->prealloc_pte)
4263                         return VM_FAULT_OOM;
4264         }
4265
4266         ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
4267         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
4268                             VM_FAULT_DONE_COW)))
4269                 return ret;
4270
4271         if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
4272                 struct page *page = vmf->page;
4273                 vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
4274                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
4275                         if (page_mapped(page))
4276                                 unmap_mapping_pages(page_mapping(page),
4277                                                     page->index, 1, false);
4278                         /* Retry if a clean page was removed from the cache. */
4279                         if (invalidate_inode_page(page))
4280                                 poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
4281                         unlock_page(page);
4282                 }
4283                 put_page(page);
4284                 vmf->page = NULL;
4285                 return poisonret;
4286         }
4287
4288         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
4289                 lock_page(vmf->page);
4290         else
4291                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(vmf->page), vmf->page);
4292
4293         return ret;
4294 }
4295
4296 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4297 static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
4298 {
4299         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4300
4301         pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
4302         /*
4303          * We are going to consume the prealloc table,
4304          * count that as nr_ptes.
4305          */
4306         mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
4307         vmf->prealloc_pte = NULL;
4308 }
4309
4310 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4311 {
4312         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4313         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4314         unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
4315         pmd_t entry;
4316         vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;
4317
4318         if (!transhuge_vma_suitable(vma, haddr))
4319                 return ret;
4320
4321         page = compound_head(page);
4322         if (compound_order(page) != HPAGE_PMD_ORDER)
4323                 return ret;
4324
4325         /*
4326          * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
4327          * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
4328          * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
4329          * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
4330          */
4331         if (unlikely(PageHasHWPoisoned(page)))
4332                 return ret;
4333
4334         /*
4335          * Archs like ppc64 need additional space to store information
4336          * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
4337          */
4338         if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
4339                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4340                 if (!vmf->prealloc_pte)
4341                         return VM_FAULT_OOM;
4342         }
4343
4344         vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
4345         if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
4346                 goto out;
4347
4348         flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);
4349
4350         entry = mk_huge_pmd(page, vma->vm_page_prot);
4351         if (write)
4352                 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
4353
4354         add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page), HPAGE_PMD_NR);
4355         page_add_file_rmap(page, vma, true);
4356
4357         /*
4358          * deposit and withdraw with pmd lock held
4359          */
4360         if (arch_needs_pgtable_deposit())
4361                 deposit_prealloc_pte(vmf);
4362
4363         set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);
4364
4365         update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);
4366
4367         /* fault is handled */
4368         ret = 0;
4369         count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
4370 out:
4371         spin_unlock(vmf->ptl);
4372         return ret;
4373 }
4374 #else
4375 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4376 {
4377         return VM_FAULT_FALLBACK;
4378 }
4379 #endif
4380
4381 /**
4382  * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
4383  * @vmf: Fault decription.
4384  * @folio: The folio that contains @page.
4385  * @page: The first page to create a PTE for.
4386  * @nr: The number of PTEs to create.
4387  * @addr: The first address to create a PTE for.
4388  */
4389 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
4390                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
4391 {
4392         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4393         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4394         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4395         bool prefault = in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
4396         pte_t entry;
4397
4398         flush_icache_pages(vma, page, nr);
4399         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4400
4401         if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
4402                 entry = pte_mkold(entry);
4403         else
4404                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4405
4406         if (write)
4407                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4408         if (unlikely(uffd_wp))
4409                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4410         /* copy-on-write page */
4411         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4412                 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr);
4413                 VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
4414                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4415                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4416         } else {
4417                 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page), nr);
4418                 folio_add_file_rmap_range(folio, page, nr, vma, false);
4419         }
4420         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);
4421
4422         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
4423         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
4424 }
4425
4426 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
4427 {
4428         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
4429                 return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
4430
4431         return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
4432 }
4433
4434 /**
4435  * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
4436  *
4437  * @vmf: structure describing the fault
4438  *
4439  * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
4440  * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
4441  * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
4442  * addition.
4443  *
4444  * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
4445  * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
4446  *
4447  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
4448  */
4449 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
4450 {
4451         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4452         struct page *page;
4453         vm_fault_t ret;
4454
4455         /* Did we COW the page? */
4456         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4457                 page = vmf->cow_page;
4458         else
4459                 page = vmf->page;
4460
4461         /*
4462          * check even for read faults because we might have lost our CoWed
4463          * page
4464          */
4465         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4466                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4467                 if (ret)
4468                         return ret;
4469         }
4470
4471         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4472                 if (PageTransCompound(page)) {
4473                         ret = do_set_pmd(vmf, page);
4474                         if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
4475                                 return ret;
4476                 }
4477
4478                 if (vmf->prealloc_pte)
4479                         pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
4480                 else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
4481                         return VM_FAULT_OOM;
4482         }
4483
4484         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4485                                       vmf->address, &vmf->ptl);
4486         if (!vmf->pte)
4487                 return VM_FAULT_NOPAGE;
4488
4489         /* Re-check under ptl */
4490         if (likely(!vmf_pte_changed(vmf))) {
4491                 struct folio *folio = page_folio(page);
4492
4493                 set_pte_range(vmf, folio, page, 1, vmf->address);
4494                 ret = 0;
4495         } else {
4496                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4497                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4498         }
4499
4500         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4501         return ret;
4502 }
4503
4504 static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
4505         65536 >> PAGE_SHIFT;
4506
4507 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
4508 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
4509 {
4510         *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
4511         return 0;
4512 }
4513
4514 /*
4515  * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
4516  * what do_fault_around() expects to see.
4517  */
4518 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
4519 {
4520         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
4521                 return -EINVAL;
4522
4523         /*
4524          * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
4525          * at all. See should_fault_around().
4526          */
4527         fault_around_pages = max(rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT, 1UL);
4528
4529         return 0;
4530 }
4531 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
4532                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
4533
4534 static int __init fault_around_debugfs(void)
4535 {
4536         debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
4537                                    &fault_around_bytes_fops);
4538         return 0;
4539 }
4540 late_initcall(fault_around_debugfs);
4541 #endif
4542
4543 /*
4544  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
4545  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
4546  * faults to handle.
4547  *
4548  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
4549  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
4550  *
4551  * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
4552  * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
4553  *
4554  * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
4555  * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
4556  * to PTRS_PER_PTE.
4557  *
4558  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
4559  * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
4560  * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
4561  * that we don't cross page table boundaries.
4562  */
4563 static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4564 {
4565         pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
4566         pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
4567         /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
4568         pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
4569         pgoff_t from_pte, to_pte;
4570         vm_fault_t ret;
4571
4572         /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
4573         from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
4574                        pte_off - min(pte_off, vma_off));
4575
4576         /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
4577         to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
4578                       pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;
4579
4580         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4581                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
4582                 if (!vmf->prealloc_pte)
4583                         return VM_FAULT_OOM;
4584         }
4585
4586         rcu_read_lock();
4587         ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
4588                         vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
4589                         vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
4590         rcu_read_unlock();
4591
4592         return ret;
4593 }
4594
4595 /* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
4596 static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4597 {
4598         /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
4599         if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
4600                 return false;
4601
4602         if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
4603                 return false;
4604
4605         /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
4606         return fault_around_pages > 1;
4607 }
4608
4609 static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
4610 {
4611         vm_fault_t ret = 0;
4612         struct folio *folio;
4613
4614         /*
4615          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
4616          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
4617          * something).
4618          */
4619         if (should_fault_around(vmf)) {
4620                 ret = do_fault_around(vmf);
4621                 if (ret)
4622                         return ret;
4623         }
4624
4625         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4626         if (ret)
4627                 return ret;
4628
4629         ret = __do_fault(vmf);
4630         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4631                 return ret;
4632
4633         ret |= finish_fault(vmf);
4634         folio = page_folio(vmf->page);
4635         folio_unlock(folio);
4636         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4637                 folio_put(folio);
4638         return ret;
4639 }
4640
4641 static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
4642 {
4643         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4644         vm_fault_t ret;
4645
4646         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4647         if (!ret)
4648                 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
4649         if (ret)
4650                 return ret;
4651
4652         vmf->cow_page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, vmf->address);
4653         if (!vmf->cow_page)
4654                 return VM_FAULT_OOM;
4655
4656         if (mem_cgroup_charge(page_folio(vmf->cow_page), vma->vm_mm,
4657                                 GFP_KERNEL)) {
4658                 put_page(vmf->cow_page);
4659                 return VM_FAULT_OOM;
4660         }
4661         folio_throttle_swaprate(page_folio(vmf->cow_page), GFP_KERNEL);
4662
4663         ret = __do_fault(vmf);
4664         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4665                 goto uncharge_out;
4666         if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
4667                 return ret;
4668
4669         copy_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma);
4670         __SetPageUptodate(vmf->cow_page);
4671
4672         ret |= finish_fault(vmf);
4673         unlock_page(vmf->page);
4674         put_page(vmf->page);
4675         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4676                 goto uncharge_out;
4677         return ret;
4678 uncharge_out:
4679         put_page(vmf->cow_page);
4680         return ret;
4681 }
4682
4683 static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
4684 {
4685         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4686         vm_fault_t ret, tmp;
4687         struct folio *folio;
4688
4689         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4690         if (ret)
4691                 return ret;
4692
4693         ret = __do_fault(vmf);
4694         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4695                 return ret;
4696
4697         folio = page_folio(vmf->page);
4698
4699         /*
4700          * Check if the backing address space wants to know that the page is
4701          * about to become writable
4702          */
4703         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
4704                 folio_unlock(folio);
4705                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
4706                 if (unlikely(!tmp ||
4707                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
4708                         folio_put(folio);
4709                         return tmp;
4710                 }
4711         }
4712
4713         ret |= finish_fault(vmf);
4714         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
4715                                         VM_FAULT_RETRY))) {
4716                 folio_unlock(folio);
4717                 folio_put(folio);
4718                 return ret;
4719         }
4720
4721         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
4722         return ret;
4723 }
4724
4725 /*
4726  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4727  * but allow concurrent faults).
4728  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
4729  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
4730  * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
4731  * by other thread calling munmap()).
4732  */
4733 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
4734 {
4735         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4736         struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
4737         vm_fault_t ret;
4738
4739         /*
4740          * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
4741          */
4742         if (!vma->vm_ops->fault) {
4743                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
4744                                                vmf->address, &vmf->ptl);
4745                 if (unlikely(!vmf->pte))
4746                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4747                 else {
4748                         /*
4749                          * Make sure this is not a temporary clearing of pte
4750                          * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
4751                          * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
4752                          * we don't have concurrent modification by hardware
4753                          * followed by an update.
4754                          */
4755                         if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
4756                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4757                         else
4758                                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4759
4760                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4761                 }
4762         } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4763                 ret = do_read_fault(vmf);
4764         else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4765                 ret = do_cow_fault(vmf);
4766         else
4767                 ret = do_shared_fault(vmf);
4768
4769         /* preallocated pagetable is unused: free it */
4770         if (vmf->prealloc_pte) {
4771                 pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
4772                 vmf->prealloc_pte = NULL;
4773         }
4774         return ret;
4775 }
4776
4777 int numa_migrate_prep(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
4778                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags)
4779 {
4780         folio_get(folio);
4781
4782         /* Record the current PID acceesing VMA */
4783         vma_set_access_pid_bit(vma);
4784
4785         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
4786         if (page_nid == numa_node_id()) {
4787                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
4788                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
4789         }
4790
4791         return mpol_misplaced(folio, vma, addr);
4792 }
4793
4794 static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
4795 {
4796         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4797         struct folio *folio = NULL;
4798         int nid = NUMA_NO_NODE;
4799         bool writable = false;
4800         int last_cpupid;
4801         int target_nid;
4802         pte_t pte, old_pte;
4803         int flags = 0;
4804
4805         /*
4806          * The "pte" at this point cannot be used safely without
4807          * validation through pte_unmap_same(). It's of NUMA type but
4808          * the pfn may be screwed if the read is non atomic.
4809          */
4810         spin_lock(vmf->ptl);
4811         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
4812                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4813                 goto out;
4814         }
4815
4816         /* Get the normal PTE  */
4817         old_pte = ptep_get(vmf->pte);
4818         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
4819
4820         /*
4821          * Detect now whether the PTE could be writable; this information
4822          * is only valid while holding the PT lock.
4823          */
4824         writable = pte_write(pte);
4825         if (!writable && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma) &&
4826             can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
4827                 writable = true;
4828
4829         folio = vm_normal_folio(vma, vmf->address, pte);
4830         if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
4831                 goto out_map;
4832
4833         /* TODO: handle PTE-mapped THP */
4834         if (folio_test_large(folio))
4835                 goto out_map;
4836
4837         /*
4838          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
4839          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
4840          * the case where a mapping is writable but the process never writes
4841          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
4842          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
4843          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
4844          */
4845         if (!writable)
4846                 flags |= TNF_NO_GROUP;
4847
4848         /*
4849          * Flag if the folio is shared between multiple address spaces. This
4850          * is later used when determining whether to group tasks together
4851          */
4852         if (folio_estimated_sharers(folio) > 1 && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
4853                 flags |= TNF_SHARED;
4854
4855         nid = folio_nid(folio);
4856         /*
4857          * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
4858          * to record page access time.  So use default value.
4859          */
4860         if ((sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
4861             !node_is_toptier(nid))
4862                 last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
4863         else
4864                 last_cpupid = folio_last_cpupid(folio);
4865         target_nid = numa_migrate_prep(folio, vma, vmf->address, nid, &flags);
4866         if (target_nid == NUMA_NO_NODE) {
4867                 folio_put(folio);
4868                 goto out_map;
4869         }
4870         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4871         writable = false;
4872
4873         /* Migrate to the requested node */
4874         if (migrate_misplaced_folio(folio, vma, target_nid)) {
4875                 nid = target_nid;
4876                 flags |= TNF_MIGRATED;
4877         } else {
4878                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
4879                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4880                                                vmf->address, &vmf->ptl);
4881                 if (unlikely(!vmf->pte))
4882                         goto out;
4883                 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
4884                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4885                         goto out;
4886                 }
4887                 goto out_map;
4888         }
4889
4890 out:
4891         if (nid != NUMA_NO_NODE)
4892                 task_numa_fault(last_cpupid, nid, 1, flags);
4893         return 0;
4894 out_map:
4895         /*
4896          * Make it present again, depending on how arch implements
4897          * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
4898          */
4899         old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, vmf->address, vmf->pte);
4900         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
4901         pte = pte_mkyoung(pte);
4902         if (writable)
4903                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
4904         ptep_modify_prot_commit(vma, vmf->address, vmf->pte, old_pte, pte);
4905         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4906         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4907         goto out;
4908 }
4909
4910 static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
4911 {
4912         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4913         if (vma_is_anonymous(vma))
4914                 return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
4915         if (vma->vm_ops->huge_fault)
4916                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
4917         return VM_FAULT_FALLBACK;
4918 }
4919
4920 /* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
4921 static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
4922 {
4923         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4924         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
4925         vm_fault_t ret;
4926
4927         if (vma_is_anonymous(vma)) {
4928                 if (likely(!unshare) &&
4929                     userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd)) {
4930                         if (userfaultfd_wp_async(vmf->vma))
4931                                 goto split;
4932                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
4933                 }
4934                 return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
4935         }
4936
4937         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
4938                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
4939                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
4940                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
4941                                 return ret;
4942                 }
4943         }
4944
4945 split:
4946         /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
4947         __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false, NULL);
4948
4949         return VM_FAULT_FALLBACK;
4950 }
4951
4952 static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
4953 {
4954 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
4955         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
4956         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4957         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
4958         if (vma_is_anonymous(vma))
4959                 return VM_FAULT_FALLBACK;
4960         if (vma->vm_ops->huge_fault)
4961                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
4962 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
4963         return VM_FAULT_FALLBACK;
4964 }
4965
4966 static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
4967 {
4968 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
4969         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
4970         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4971         vm_fault_t ret;
4972
4973         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
4974         if (vma_is_anonymous(vma))
4975                 goto split;
4976         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
4977                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
4978                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
4979                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
4980                                 return ret;
4981                 }
4982         }
4983 split:
4984         /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
4985         __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
4986 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
4987         return VM_FAULT_FALLBACK;
4988 }
4989
4990 /*
4991  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
4992  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
4993  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
4994  *
4995  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
4996  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
4997  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
4998  *
4999  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
5000  * concurrent faults).
5001  *
5002  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
5003  * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5004  */
5005 static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
5006 {
5007         pte_t entry;
5008
5009         if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
5010                 /*
5011                  * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
5012                  * want to allocate huge page, and if we expose page table
5013                  * for an instant, it will be difficult to retract from
5014                  * concurrent faults and from rmap lookups.
5015                  */
5016                 vmf->pte = NULL;
5017                 vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5018         } else {
5019                 /*
5020                  * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
5021                  * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
5022                  * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
5023                  * it into a huge pmd: just retry later if so.
5024                  */
5025                 vmf->pte = pte_offset_map_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5026                                                  vmf->address, &vmf->ptl);
5027                 if (unlikely(!vmf->pte))
5028                         return 0;
5029                 vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
5030                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5031
5032                 if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
5033                         pte_unmap(vmf->pte);
5034                         vmf->pte = NULL;
5035                 }
5036         }
5037
5038         if (!vmf->pte)
5039                 return do_pte_missing(vmf);
5040
5041         if (!pte_present(vmf->orig_pte))
5042                 return do_swap_page(vmf);
5043
5044         if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
5045                 return do_numa_page(vmf);
5046
5047         spin_lock(vmf->ptl);
5048         entry = vmf->orig_pte;
5049         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
5050                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
5051                 goto unlock;
5052         }
5053         if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5054                 if (!pte_write(entry))
5055                         return do_wp_page(vmf);
5056                 else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5057                         entry = pte_mkdirty(entry);
5058         }
5059         entry = pte_mkyoung(entry);
5060         if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
5061                                 vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
5062                 update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
5063                                 vmf->pte, 1);
5064         } else {
5065                 /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
5066                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
5067                         goto unlock;
5068                 /*
5069                  * This is needed only for protection faults but the arch code
5070                  * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
5071                  * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
5072                  * with threads.
5073                  */
5074                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
5075                         flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
5076                                                      vmf->pte);
5077         }
5078 unlock:
5079         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5080         return 0;
5081 }
5082
5083 /*
5084  * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
5085  * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
5086  * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
5087  * and __folio_lock_or_retry().
5088  */
5089 static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
5090                 unsigned long address, unsigned int flags)
5091 {
5092         struct vm_fault vmf = {
5093                 .vma = vma,
5094                 .address = address & PAGE_MASK,
5095                 .real_address = address,
5096                 .flags = flags,
5097                 .pgoff = linear_page_index(vma, address),
5098                 .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
5099         };
5100         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5101         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
5102         pgd_t *pgd;
5103         p4d_t *p4d;
5104         vm_fault_t ret;
5105
5106         pgd = pgd_offset(mm, address);
5107         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
5108         if (!p4d)
5109                 return VM_FAULT_OOM;
5110
5111         vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
5112         if (!vmf.pud)
5113                 return VM_FAULT_OOM;
5114 retry_pud:
5115         if (pud_none(*vmf.pud) &&
5116             hugepage_vma_check(vma, vm_flags, false, true, true)) {
5117                 ret = create_huge_pud(&vmf);
5118                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5119                         return ret;
5120         } else {
5121                 pud_t orig_pud = *vmf.pud;
5122
5123                 barrier();
5124                 if (pud_trans_huge(orig_pud) || pud_devmap(orig_pud)) {
5125
5126                         /*
5127                          * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
5128                          * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
5129                          */
5130                         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
5131                                 ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
5132                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5133                                         return ret;
5134                         } else {
5135                                 huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
5136                                 return 0;
5137                         }
5138                 }
5139         }
5140
5141         vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
5142         if (!vmf.pmd)
5143                 return VM_FAULT_OOM;
5144
5145         /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
5146         if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
5147                 goto retry_pud;
5148
5149         if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
5150             hugepage_vma_check(vma, vm_flags, false, true, true)) {
5151                 ret = create_huge_pmd(&vmf);
5152                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5153                         return ret;
5154         } else {
5155                 vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);
5156
5157                 if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
5158                         VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5159                                           !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
5160                         if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
5161                                 pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
5162                         return 0;
5163                 }
5164                 if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd) || pmd_devmap(vmf.orig_pmd)) {
5165                         if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
5166                                 return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);
5167
5168                         if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
5169                             !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
5170                                 ret = wp_huge_pmd(&vmf);
5171                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5172                                         return ret;
5173                         } else {
5174                                 huge_pmd_set_accessed(&vmf);
5175                                 return 0;
5176                         }
5177                 }
5178         }
5179
5180         return handle_pte_fault(&vmf);
5181 }
5182
5183 /**
5184  * mm_account_fault - Do page fault accounting
5185  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
5186  * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
5187  *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
5188  *        the task who triggered this page fault.
5189  * @address: the faulted address.
5190  * @flags: the fault flags.
5191  * @ret: the fault retcode.
5192  *
5193  * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
5194  * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
5195  * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
5196  * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
5197  */
5198 static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
5199                                     unsigned long address, unsigned int flags,
5200                                     vm_fault_t ret)
5201 {
5202         bool major;
5203
5204         /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
5205         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
5206                 return;
5207
5208         /*
5209          * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
5210          * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
5211          * which ignore failed cases.
5212          */
5213         count_vm_event(PGFAULT);
5214         count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);
5215
5216         /*
5217          * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
5218          * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
5219          * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
5220          * counter.  We should use the hw profiling for that.
5221          */
5222         if (ret & VM_FAULT_ERROR)
5223                 return;
5224
5225         /*
5226          * We define the fault as a major fault when the final successful fault
5227          * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
5228          * handle it immediately previously).
5229          */
5230         major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);
5231
5232         if (major)
5233                 current->maj_flt++;
5234         else
5235                 current->min_flt++;
5236
5237         /*
5238          * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
5239          * accounting for the per thread fault counters who triggered the
5240          * fault, and we skip the perf event updates.
5241          */
5242         if (!regs)
5243                 return;
5244
5245         if (major)
5246                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
5247         else
5248                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
5249 }
5250
5251 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
5252 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5253 {
5254         /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
5255         current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
5256 }
5257
5258 static void lru_gen_exit_fault(void)
5259 {
5260         current->in_lru_fault = false;
5261 }
5262 #else
5263 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5264 {
5265 }
5266
5267 static void lru_gen_exit_fault(void)
5268 {
5269 }
5270 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5271
5272 static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
5273                                        unsigned int *flags)
5274 {
5275         if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5276                 if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5277                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5278                 /*
5279                  * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
5280                  * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
5281                  */
5282                 if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
5283                         *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
5284         } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
5285                 /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
5286                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
5287                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5288                 /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
5289                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
5290                                  !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
5291                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5292         }
5293 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5294         /*
5295          * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
5296          * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
5297          */
5298         if (WARN_ON_ONCE((*flags &
5299                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
5300                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
5301                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
5302 #endif
5303
5304         return 0;
5305 }
5306
5307 /*
5308  * By the time we get here, we already hold the mm semaphore
5309  *
5310  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5311  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5312  */
5313 vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5314                            unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
5315 {
5316         /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
5317         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5318         vm_fault_t ret;
5319
5320         __set_current_state(TASK_RUNNING);
5321
5322         ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
5323         if (ret)
5324                 goto out;
5325
5326         if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
5327                                             flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
5328                                             flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
5329                 ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
5330                 goto out;
5331         }
5332
5333         /*
5334          * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
5335          * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
5336          */
5337         if (flags & FAULT_FLAG_USER)
5338                 mem_cgroup_enter_user_fault();
5339
5340         lru_gen_enter_fault(vma);
5341
5342         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
5343                 ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
5344         else
5345                 ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);
5346
5347         lru_gen_exit_fault();
5348
5349         if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
5350                 mem_cgroup_exit_user_fault();
5351                 /*
5352                  * The task may have entered a memcg OOM situation but
5353                  * if the allocation error was handled gracefully (no
5354                  * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
5355                  * Just clean up the OOM state peacefully.
5356                  */
5357                 if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
5358                         mem_cgroup_oom_synchronize(false);
5359         }
5360 out:
5361         mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);
5362
5363         return ret;
5364 }
5365 EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);
5366
5367 #ifdef CONFIG_LOCK_MM_AND_FIND_VMA
5368 #include <linux/extable.h>
5369
5370 static inline bool get_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5371 {
5372         if (likely(mmap_read_trylock(mm)))
5373                 return true;
5374
5375         if (regs && !user_mode(regs)) {
5376                 unsigned long ip = instruction_pointer(regs);
5377                 if (!search_exception_tables(ip))
5378                         return false;
5379         }
5380
5381         return !mmap_read_lock_killable(mm);
5382 }
5383
5384 static inline bool mmap_upgrade_trylock(struct mm_struct *mm)
5385 {
5386         /*
5387          * We don't have this operation yet.
5388          *
5389          * It should be easy enough to do: it's basically a
5390          *    atomic_long_try_cmpxchg_acquire()
5391          * from RWSEM_READER_BIAS -> RWSEM_WRITER_LOCKED, but
5392          * it also needs the proper lockdep magic etc.
5393          */
5394         return false;
5395 }
5396
5397 static inline bool upgrade_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5398 {
5399         mmap_read_unlock(mm);
5400         if (regs && !user_mode(regs)) {
5401                 unsigned long ip = instruction_pointer(regs);
5402                 if (!search_exception_tables(ip))
5403                         return false;
5404         }
5405         return !mmap_write_lock_killable(mm);
5406 }
5407
5408 /*
5409  * Helper for page fault handling.
5410  *
5411  * This is kind of equivalend to "mmap_read_lock()" followed
5412  * by "find_extend_vma()", except it's a lot more careful about
5413  * the locking (and will drop the lock on failure).
5414  *
5415  * For example, if we have a kernel bug that causes a page
5416  * fault, we don't want to just use mmap_read_lock() to get
5417  * the mm lock, because that would deadlock if the bug were
5418  * to happen while we're holding the mm lock for writing.
5419  *
5420  * So this checks the exception tables on kernel faults in
5421  * order to only do this all for instructions that are actually
5422  * expected to fault.
5423  *
5424  * We can also actually take the mm lock for writing if we
5425  * need to extend the vma, which helps the VM layer a lot.
5426  */
5427 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
5428                         unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
5429 {
5430         struct vm_area_struct *vma;
5431
5432         if (!get_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5433                 return NULL;
5434
5435         vma = find_vma(mm, addr);
5436         if (likely(vma && (vma->vm_start <= addr)))
5437                 return vma;
5438
5439         /*
5440          * Well, dang. We might still be successful, but only
5441          * if we can extend a vma to do so.
5442          */
5443         if (!vma || !(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
5444                 mmap_read_unlock(mm);
5445                 return NULL;
5446         }
5447
5448         /*
5449          * We can try to upgrade the mmap lock atomically,
5450          * in which case we can continue to use the vma
5451          * we already looked up.
5452          *
5453          * Otherwise we'll have to drop the mmap lock and
5454          * re-take it, and also look up the vma again,
5455          * re-checking it.
5456          */
5457         if (!mmap_upgrade_trylock(mm)) {
5458                 if (!upgrade_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5459                         return NULL;
5460
5461                 vma = find_vma(mm, addr);
5462                 if (!vma)
5463                         goto fail;
5464                 if (vma->vm_start <= addr)
5465                         goto success;
5466                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
5467                         goto fail;
5468         }
5469
5470         if (expand_stack_locked(vma, addr))
5471                 goto fail;
5472
5473 success:
5474         mmap_write_downgrade(mm);
5475         return vma;
5476
5477 fail:
5478         mmap_write_unlock(mm);
5479         return NULL;
5480 }
5481 #endif
5482
5483 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5484 /*
5485  * Lookup and lock a VMA under RCU protection. Returned VMA is guaranteed to be
5486  * stable and not isolated. If the VMA is not found or is being modified the
5487  * function returns NULL.
5488  */
5489 struct vm_area_struct *lock_vma_under_rcu(struct mm_struct *mm,
5490                                           unsigned long address)
5491 {
5492         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, address, address);
5493         struct vm_area_struct *vma;
5494
5495         rcu_read_lock();
5496 retry:
5497         vma = mas_walk(&mas);
5498         if (!vma)
5499                 goto inval;
5500
5501         if (!vma_start_read(vma))
5502                 goto inval;
5503
5504         /*
5505          * find_mergeable_anon_vma uses adjacent vmas which are not locked.
5506          * This check must happen after vma_start_read(); otherwise, a
5507          * concurrent mremap() with MREMAP_DONTUNMAP could dissociate the VMA
5508          * from its anon_vma.
5509          */
5510         if (unlikely(vma_is_anonymous(vma) && !vma->anon_vma))
5511                 goto inval_end_read;
5512
5513         /* Check since vm_start/vm_end might change before we lock the VMA */
5514         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5515                 goto inval_end_read;
5516
5517         /* Check if the VMA got isolated after we found it */
5518         if (vma->detached) {
5519                 vma_end_read(vma);
5520                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_MISS);
5521                 /* The area was replaced with another one */
5522                 goto retry;
5523         }
5524
5525         rcu_read_unlock();
5526         return vma;
5527
5528 inval_end_read:
5529         vma_end_read(vma);
5530 inval:
5531         rcu_read_unlock();
5532         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_ABORT);
5533         return NULL;
5534 }
5535 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
5536
5537 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
5538 /*
5539  * Allocate p4d page table.
5540  * We've already handled the fast-path in-line.
5541  */
5542 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
5543 {
5544         p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
5545         if (!new)
5546                 return -ENOMEM;
5547
5548         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5549         if (pgd_present(*pgd)) {        /* Another has populated it */
5550                 p4d_free(mm, new);
5551         } else {
5552                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5553                 pgd_populate(mm, pgd, new);
5554         }
5555         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5556         return 0;
5557 }
5558 #endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */
5559
5560 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
5561 /*
5562  * Allocate page upper directory.
5563  * We've already handled the fast-path in-line.
5564  */
5565 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
5566 {
5567         pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
5568         if (!new)
5569                 return -ENOMEM;
5570
5571         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5572         if (!p4d_present(*p4d)) {
5573                 mm_inc_nr_puds(mm);
5574                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5575                 p4d_populate(mm, p4d, new);
5576         } else  /* Another has populated it */
5577                 pud_free(mm, new);
5578         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5579         return 0;
5580 }
5581 #endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */
5582
5583 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
5584 /*
5585  * Allocate page middle directory.
5586  * We've already handled the fast-path in-line.
5587  */
5588 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
5589 {
5590         spinlock_t *ptl;
5591         pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
5592         if (!new)
5593                 return -ENOMEM;
5594
5595         ptl = pud_lock(mm, pud);
5596         if (!pud_present(*pud)) {
5597                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5598                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5599                 pud_populate(mm, pud, new);
5600         } else {        /* Another has populated it */
5601                 pmd_free(mm, new);
5602         }
5603         spin_unlock(ptl);
5604         return 0;
5605 }
5606 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
5607
5608 /**
5609  * follow_pte - look up PTE at a user virtual address
5610  * @mm: the mm_struct of the target address space
5611  * @address: user virtual address
5612  * @ptepp: location to store found PTE
5613  * @ptlp: location to store the lock for the PTE
5614  *
5615  * On a successful return, the pointer to the PTE is stored in @ptepp;
5616  * the corresponding lock is taken and its location is stored in @ptlp.
5617  * The contents of the PTE are only stable until @ptlp is released;
5618  * any further use, if any, must be protected against invalidation
5619  * with MMU notifiers.
5620  *
5621  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
5622  * should be taken for read.
5623  *
5624  * KVM uses this function.  While it is arguably less bad than ``follow_pfn``,
5625  * it is not a good general-purpose API.
5626  *
5627  * Return: zero on success, -ve otherwise.
5628  */
5629 int follow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5630                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp)
5631 {
5632         pgd_t *pgd;
5633         p4d_t *p4d;
5634         pud_t *pud;
5635         pmd_t *pmd;
5636         pte_t *ptep;
5637
5638         pgd = pgd_offset(mm, address);
5639         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
5640                 goto out;
5641
5642         p4d = p4d_offset(pgd, address);
5643         if (p4d_none(*p4d) || unlikely(p4d_bad(*p4d)))
5644                 goto out;
5645
5646         pud = pud_offset(p4d, address);
5647         if (pud_none(*pud) || unlikely(pud_bad(*pud)))
5648                 goto out;
5649
5650         pmd = pmd_offset(pud, address);
5651         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
5652
5653         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp);
5654         if (!ptep)
5655                 goto out;
5656         if (!pte_present(ptep_get(ptep)))
5657                 goto unlock;
5658         *ptepp = ptep;
5659         return 0;
5660 unlock:
5661         pte_unmap_unlock(ptep, *ptlp);
5662 out:
5663         return -EINVAL;
5664 }
5665 EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pte);
5666
5667 /**
5668  * follow_pfn - look up PFN at a user virtual address
5669  * @vma: memory mapping
5670  * @address: user virtual address
5671  * @pfn: location to store found PFN
5672  *
5673  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.
5674  *
5675  * This function does not allow the caller to read the permissions
5676  * of the PTE.  Do not use it.
5677  *
5678  * Return: zero and the pfn at @pfn on success, -ve otherwise.
5679  */
5680 int follow_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5681         unsigned long *pfn)
5682 {
5683         int ret = -EINVAL;
5684         spinlock_t *ptl;
5685         pte_t *ptep;
5686
5687         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5688                 return ret;
5689
5690         ret = follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl);
5691         if (ret)
5692                 return ret;
5693         *pfn = pte_pfn(ptep_get(ptep));
5694         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5695         return 0;
5696 }
5697 EXPORT_SYMBOL(follow_pfn);
5698
5699 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5700 int follow_phys(struct vm_area_struct *vma,
5701                 unsigned long address, unsigned int flags,
5702                 unsigned long *prot, resource_size_t *phys)
5703 {
5704         int ret = -EINVAL;
5705         pte_t *ptep, pte;
5706         spinlock_t *ptl;
5707
5708         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5709                 goto out;
5710
5711         if (follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl))
5712                 goto out;
5713         pte = ptep_get(ptep);
5714
5715         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5716                 goto unlock;
5717
5718         *prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5719         *phys = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5720
5721         ret = 0;
5722 unlock:
5723         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5724 out:
5725         return ret;
5726 }
5727
5728 /**
5729  * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
5730  * @vma: the vma to access
5731  * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
5732  * @buf: buffer to read/write
5733  * @len: length of transfer
5734  * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
5735  *
5736  * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
5737  * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
5738  * not page based.
5739  */
5740 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
5741                         void *buf, int len, int write)
5742 {
5743         resource_size_t phys_addr;
5744         unsigned long prot = 0;
5745         void __iomem *maddr;
5746         pte_t *ptep, pte;
5747         spinlock_t *ptl;
5748         int offset = offset_in_page(addr);
5749         int ret = -EINVAL;
5750
5751         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5752                 return -EINVAL;
5753
5754 retry:
5755         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
5756                 return -EINVAL;
5757         pte = ptep_get(ptep);
5758         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5759
5760         prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5761         phys_addr = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5762
5763         if ((write & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5764                 return -EINVAL;
5765
5766         maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
5767         if (!maddr)
5768                 return -ENOMEM;
5769
5770         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
5771                 goto out_unmap;
5772
5773         if (!pte_same(pte, ptep_get(ptep))) {
5774                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5775                 iounmap(maddr);
5776
5777                 goto retry;
5778         }
5779
5780         if (write)
5781                 memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
5782         else
5783                 memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
5784         ret = len;
5785         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5786 out_unmap:
5787         iounmap(maddr);
5788
5789         return ret;
5790 }
5791 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
5792 #endif
5793
5794 /*
5795  * Access another process' address space as given in mm.
5796  */
5797 static int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
5798                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5799 {
5800         void *old_buf = buf;
5801         int write = gup_flags & FOLL_WRITE;
5802
5803         if (mmap_read_lock_killable(mm))
5804                 return 0;
5805
5806         /* Untag the address before looking up the VMA */
5807         addr = untagged_addr_remote(mm, addr);
5808
5809         /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
5810         if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
5811                 return 0;
5812
5813         /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
5814         while (len) {
5815                 int bytes, offset;
5816                 void *maddr;
5817                 struct vm_area_struct *vma = NULL;
5818                 struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
5819                                                              gup_flags, &vma);
5820
5821                 if (IS_ERR(page)) {
5822                         /* We might need to expand the stack to access it */
5823                         vma = vma_lookup(mm, addr);
5824                         if (!vma) {
5825                                 vma = expand_stack(mm, addr);
5826
5827                                 /* mmap_lock was dropped on failure */
5828                                 if (!vma)
5829                                         return buf - old_buf;
5830
5831                                 /* Try again if stack expansion worked */
5832                                 continue;
5833                         }
5834
5835                         /*
5836                          * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
5837                          * we can access using slightly different code.
5838                          */
5839                         bytes = 0;
5840 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5841                         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
5842                                 bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
5843                                                             len, write);
5844 #endif
5845                         if (bytes <= 0)
5846                                 break;
5847                 } else {
5848                         bytes = len;
5849                         offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
5850                         if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
5851                                 bytes = PAGE_SIZE-offset;
5852
5853                         maddr = kmap(page);
5854                         if (write) {
5855                                 copy_to_user_page(vma, page, addr,
5856                                                   maddr + offset, buf, bytes);
5857                                 set_page_dirty_lock(page);
5858                         } else {
5859                                 copy_from_user_page(vma, page, addr,
5860                                                     buf, maddr + offset, bytes);
5861                         }
5862                         kunmap(page);
5863                         put_page(page);
5864                 }
5865                 len -= bytes;
5866                 buf += bytes;
5867                 addr += bytes;
5868         }
5869         mmap_read_unlock(mm);
5870
5871         return buf - old_buf;
5872 }
5873
5874 /**
5875  * access_remote_vm - access another process' address space
5876  * @mm:         the mm_struct of the target address space
5877  * @addr:       start address to access
5878  * @buf:        source or destination buffer
5879  * @len:        number of bytes to transfer
5880  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
5881  *
5882  * The caller must hold a reference on @mm.
5883  *
5884  * Return: number of bytes copied from source to destination.
5885  */
5886 int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
5887                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5888 {
5889         return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
5890 }
5891
5892 /*
5893  * Access another process' address space.
5894  * Source/target buffer must be kernel space,
5895  * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
5896  */
5897 int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
5898                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5899 {
5900         struct mm_struct *mm;
5901         int ret;
5902
5903         mm = get_task_mm(tsk);
5904         if (!mm)
5905                 return 0;
5906
5907         ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
5908
5909         mmput(mm);
5910
5911         return ret;
5912 }
5913 EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);
5914
5915 /*
5916  * Print the name of a VMA.
5917  */
5918 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
5919 {
5920         struct mm_struct *mm = current->mm;
5921         struct vm_area_struct *vma;
5922
5923         /*
5924          * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
5925          */
5926         if (!mmap_read_trylock(mm))
5927                 return;
5928
5929         vma = find_vma(mm, ip);
5930         if (vma && vma->vm_file) {
5931                 struct file *f = vma->vm_file;
5932                 char *buf = (char *)__get_free_page(GFP_NOWAIT);
5933                 if (buf) {
5934                         char *p;
5935
5936                         p = file_path(f, buf, PAGE_SIZE);
5937                         if (IS_ERR(p))
5938                                 p = "?";
5939                         printk("%s%s[%lx+%lx]", prefix, kbasename(p),
5940                                         vma->vm_start,
5941                                         vma->vm_end - vma->vm_start);
5942                         free_page((unsigned long)buf);
5943                 }
5944         }
5945         mmap_read_unlock(mm);
5946 }
5947
5948 #if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
5949 void __might_fault(const char *file, int line)
5950 {
5951         if (pagefault_disabled())
5952                 return;
5953         __might_sleep(file, line);
5954 #if defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
5955         if (current->mm)
5956                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
5957 #endif
5958 }
5959 EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
5960 #endif
5961
5962 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
5963 /*
5964  * Process all subpages of the specified huge page with the specified
5965  * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
5966  * cache lines hot.
5967  */
5968 static inline int process_huge_page(
5969         unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page,
5970         int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
5971         void *arg)
5972 {
5973         int i, n, base, l, ret;
5974         unsigned long addr = addr_hint &
5975                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
5976
5977         /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
5978         might_sleep();
5979         n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
5980         if (2 * n <= pages_per_huge_page) {
5981                 /* If target subpage in first half of huge page */
5982                 base = 0;
5983                 l = n;
5984                 /* Process subpages at the end of huge page */
5985                 for (i = pages_per_huge_page - 1; i >= 2 * n; i--) {
5986                         cond_resched();
5987                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
5988                         if (ret)
5989                                 return ret;
5990                 }
5991         } else {
5992                 /* If target subpage in second half of huge page */
5993                 base = pages_per_huge_page - 2 * (pages_per_huge_page - n);
5994                 l = pages_per_huge_page - n;
5995                 /* Process subpages at the begin of huge page */
5996                 for (i = 0; i < base; i++) {
5997                         cond_resched();
5998                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
5999                         if (ret)
6000                                 return ret;
6001                 }
6002         }
6003         /*
6004          * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
6005          * towards the target subpage
6006          */
6007         for (i = 0; i < l; i++) {
6008                 int left_idx = base + i;
6009                 int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;
6010
6011                 cond_resched();
6012                 ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
6013                 if (ret)
6014                         return ret;
6015                 cond_resched();
6016                 ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
6017                 if (ret)
6018                         return ret;
6019         }
6020         return 0;
6021 }
6022
6023 static void clear_gigantic_page(struct page *page,
6024                                 unsigned long addr,
6025                                 unsigned int pages_per_huge_page)
6026 {
6027         int i;
6028         struct page *p;
6029
6030         might_sleep();
6031         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6032                 p = nth_page(page, i);
6033                 cond_resched();
6034                 clear_user_highpage(p, addr + i * PAGE_SIZE);
6035         }
6036 }
6037
6038 static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6039 {
6040         struct page *page = arg;
6041
6042         clear_user_highpage(page + idx, addr);
6043         return 0;
6044 }
6045
6046 void clear_huge_page(struct page *page,
6047                      unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page)
6048 {
6049         unsigned long addr = addr_hint &
6050                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6051
6052         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
6053                 clear_gigantic_page(page, addr, pages_per_huge_page);
6054                 return;
6055         }
6056
6057         process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, clear_subpage, page);
6058 }
6059
6060 static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
6061                                      unsigned long addr,
6062                                      struct vm_area_struct *vma,
6063                                      unsigned int pages_per_huge_page)
6064 {
6065         int i;
6066         struct page *dst_page;
6067         struct page *src_page;
6068
6069         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6070                 dst_page = folio_page(dst, i);
6071                 src_page = folio_page(src, i);
6072
6073                 cond_resched();
6074                 if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
6075                                           addr + i*PAGE_SIZE, vma)) {
6076                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src_page), 0);
6077                         return -EHWPOISON;
6078                 }
6079         }
6080         return 0;
6081 }
6082
6083 struct copy_subpage_arg {
6084         struct page *dst;
6085         struct page *src;
6086         struct vm_area_struct *vma;
6087 };
6088
6089 static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6090 {
6091         struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
6092
6093         if (copy_mc_user_highpage(copy_arg->dst + idx, copy_arg->src + idx,
6094                                   addr, copy_arg->vma)) {
6095                 memory_failure_queue(page_to_pfn(copy_arg->src + idx), 0);
6096                 return -EHWPOISON;
6097         }
6098         return 0;
6099 }
6100
6101 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
6102                           unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
6103 {
6104         unsigned int pages_per_huge_page = folio_nr_pages(dst);
6105         unsigned long addr = addr_hint &
6106                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6107         struct copy_subpage_arg arg = {
6108                 .dst = &dst->page,
6109                 .src = &src->page,
6110                 .vma = vma,
6111         };
6112
6113         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES))
6114                 return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr, vma,
6115                                                pages_per_huge_page);
6116
6117         return process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, copy_subpage, &arg);
6118 }
6119
6120 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
6121                            const void __user *usr_src,
6122                            bool allow_pagefault)
6123 {
6124         void *kaddr;
6125         unsigned long i, rc = 0;
6126         unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
6127         unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
6128         struct page *subpage;
6129
6130         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
6131                 subpage = folio_page(dst_folio, i);
6132                 kaddr = kmap_local_page(subpage);
6133                 if (!allow_pagefault)
6134                         pagefault_disable();
6135                 rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
6136                 if (!allow_pagefault)
6137                         pagefault_enable();
6138                 kunmap_local(kaddr);
6139
6140                 ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
6141                 if (rc)
6142                         break;
6143
6144                 flush_dcache_page(subpage);
6145
6146                 cond_resched();
6147         }
6148         return ret_val;
6149 }
6150 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
6151
6152 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
6153
6154 static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;
6155
6156 void __init ptlock_cache_init(void)
6157 {
6158         page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
6159                         SLAB_PANIC, NULL);
6160 }
6161
6162 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
6163 {
6164         spinlock_t *ptl;
6165
6166         ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
6167         if (!ptl)
6168                 return false;
6169         ptdesc->ptl = ptl;
6170         return true;
6171 }
6172
6173 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
6174 {
6175         kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
6176 }
6177 #endif