drm/ttm: introduce pool_shrink_rwsem
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memory.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/memory.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  */
7
8 /*
9  * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
10  * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
11  */
12
13 /*
14  * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
15  * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
16  *
17  * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
18  * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
19  * far as I could see.
20  *
21  * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
22  */
23
24 /*
25  * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
26  * thought has to go into this. Oh, well..
27  * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
28  *              Found it. Everything seems to work now.
29  * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
30  */
31
32 /*
33  * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
34  *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
35  *
36  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
37  *              (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
38  *
39  * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
40  */
41
42 #include <linux/kernel_stat.h>
43 #include <linux/mm.h>
44 #include <linux/mm_inline.h>
45 #include <linux/sched/mm.h>
46 #include <linux/sched/coredump.h>
47 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
48 #include <linux/sched/task.h>
49 #include <linux/hugetlb.h>
50 #include <linux/mman.h>
51 #include <linux/swap.h>
52 #include <linux/highmem.h>
53 #include <linux/pagemap.h>
54 #include <linux/memremap.h>
55 #include <linux/kmsan.h>
56 #include <linux/ksm.h>
57 #include <linux/rmap.h>
58 #include <linux/export.h>
59 #include <linux/delayacct.h>
60 #include <linux/init.h>
61 #include <linux/pfn_t.h>
62 #include <linux/writeback.h>
63 #include <linux/memcontrol.h>
64 #include <linux/mmu_notifier.h>
65 #include <linux/swapops.h>
66 #include <linux/elf.h>
67 #include <linux/gfp.h>
68 #include <linux/migrate.h>
69 #include <linux/string.h>
70 #include <linux/memory-tiers.h>
71 #include <linux/debugfs.h>
72 #include <linux/userfaultfd_k.h>
73 #include <linux/dax.h>
74 #include <linux/oom.h>
75 #include <linux/numa.h>
76 #include <linux/perf_event.h>
77 #include <linux/ptrace.h>
78 #include <linux/vmalloc.h>
79 #include <linux/sched/sysctl.h>
80
81 #include <trace/events/kmem.h>
82
83 #include <asm/io.h>
84 #include <asm/mmu_context.h>
85 #include <asm/pgalloc.h>
86 #include <linux/uaccess.h>
87 #include <asm/tlb.h>
88 #include <asm/tlbflush.h>
89
90 #include "pgalloc-track.h"
91 #include "internal.h"
92 #include "swap.h"
93
94 #if defined(LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS) && !defined(CONFIG_COMPILE_TEST)
95 #warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
96 #endif
97
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99 unsigned long max_mapnr;
100 EXPORT_SYMBOL(max_mapnr);
101
102 struct page *mem_map;
103 EXPORT_SYMBOL(mem_map);
104 #endif
105
106 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf);
107 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf);
108 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf);
109
110 /*
111  * Return true if the original pte was a uffd-wp pte marker (so the pte was
112  * wr-protected).
113  */
114 static bool vmf_orig_pte_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
115 {
116         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID))
117                 return false;
118
119         return pte_marker_uffd_wp(vmf->orig_pte);
120 }
121
122 /*
123  * A number of key systems in x86 including ioremap() rely on the assumption
124  * that high_memory defines the upper bound on direct map memory, then end
125  * of ZONE_NORMAL.  Under CONFIG_DISCONTIG this means that max_low_pfn and
126  * highstart_pfn must be the same; there must be no gap between ZONE_NORMAL
127  * and ZONE_HIGHMEM.
128  */
129 void *high_memory;
130 EXPORT_SYMBOL(high_memory);
131
132 /*
133  * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
134  *
135  * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
136  *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
137  */
138 int randomize_va_space __read_mostly =
139 #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
140                                         1;
141 #else
142                                         2;
143 #endif
144
145 #ifndef arch_wants_old_prefaulted_pte
146 static inline bool arch_wants_old_prefaulted_pte(void)
147 {
148         /*
149          * Transitioning a PTE from 'old' to 'young' can be expensive on
150          * some architectures, even if it's performed in hardware. By
151          * default, "false" means prefaulted entries will be 'young'.
152          */
153         return false;
154 }
155 #endif
156
157 static int __init disable_randmaps(char *s)
158 {
159         randomize_va_space = 0;
160         return 1;
161 }
162 __setup("norandmaps", disable_randmaps);
163
164 unsigned long zero_pfn __read_mostly;
165 EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);
166
167 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
168
169 /*
170  * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
171  */
172 static int __init init_zero_pfn(void)
173 {
174         zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
175         return 0;
176 }
177 early_initcall(init_zero_pfn);
178
179 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member)
180 {
181         trace_rss_stat(mm, member);
182 }
183
184 /*
185  * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
186  * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
187  */
188 static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
189                            unsigned long addr)
190 {
191         pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
192         pmd_clear(pmd);
193         pte_free_tlb(tlb, token, addr);
194         mm_dec_nr_ptes(tlb->mm);
195 }
196
197 static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
198                                 unsigned long addr, unsigned long end,
199                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
200 {
201         pmd_t *pmd;
202         unsigned long next;
203         unsigned long start;
204
205         start = addr;
206         pmd = pmd_offset(pud, addr);
207         do {
208                 next = pmd_addr_end(addr, end);
209                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
210                         continue;
211                 free_pte_range(tlb, pmd, addr);
212         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
213
214         start &= PUD_MASK;
215         if (start < floor)
216                 return;
217         if (ceiling) {
218                 ceiling &= PUD_MASK;
219                 if (!ceiling)
220                         return;
221         }
222         if (end - 1 > ceiling - 1)
223                 return;
224
225         pmd = pmd_offset(pud, start);
226         pud_clear(pud);
227         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
228         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
229 }
230
231 static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d,
232                                 unsigned long addr, unsigned long end,
233                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
234 {
235         pud_t *pud;
236         unsigned long next;
237         unsigned long start;
238
239         start = addr;
240         pud = pud_offset(p4d, addr);
241         do {
242                 next = pud_addr_end(addr, end);
243                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
244                         continue;
245                 free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
246         } while (pud++, addr = next, addr != end);
247
248         start &= P4D_MASK;
249         if (start < floor)
250                 return;
251         if (ceiling) {
252                 ceiling &= P4D_MASK;
253                 if (!ceiling)
254                         return;
255         }
256         if (end - 1 > ceiling - 1)
257                 return;
258
259         pud = pud_offset(p4d, start);
260         p4d_clear(p4d);
261         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
262         mm_dec_nr_puds(tlb->mm);
263 }
264
265 static inline void free_p4d_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
266                                 unsigned long addr, unsigned long end,
267                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
268 {
269         p4d_t *p4d;
270         unsigned long next;
271         unsigned long start;
272
273         start = addr;
274         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
275         do {
276                 next = p4d_addr_end(addr, end);
277                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
278                         continue;
279                 free_pud_range(tlb, p4d, addr, next, floor, ceiling);
280         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
281
282         start &= PGDIR_MASK;
283         if (start < floor)
284                 return;
285         if (ceiling) {
286                 ceiling &= PGDIR_MASK;
287                 if (!ceiling)
288                         return;
289         }
290         if (end - 1 > ceiling - 1)
291                 return;
292
293         p4d = p4d_offset(pgd, start);
294         pgd_clear(pgd);
295         p4d_free_tlb(tlb, p4d, start);
296 }
297
298 /*
299  * This function frees user-level page tables of a process.
300  */
301 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
302                         unsigned long addr, unsigned long end,
303                         unsigned long floor, unsigned long ceiling)
304 {
305         pgd_t *pgd;
306         unsigned long next;
307
308         /*
309          * The next few lines have given us lots of grief...
310          *
311          * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
312          * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
313          * go all the way down to the bottom just to discover that.
314          *
315          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
316          * of the address space and the top of it (using -1 for the
317          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
318          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
319          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
320          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
321          * that end 0 case should be mythical).
322          *
323          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
324          * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
325          * subsequent tests.  But what about where end is brought down
326          * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
327          *
328          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
329          * masks at different levels, in order to test whether a table
330          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
331          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
332          */
333
334         addr &= PMD_MASK;
335         if (addr < floor) {
336                 addr += PMD_SIZE;
337                 if (!addr)
338                         return;
339         }
340         if (ceiling) {
341                 ceiling &= PMD_MASK;
342                 if (!ceiling)
343                         return;
344         }
345         if (end - 1 > ceiling - 1)
346                 end -= PMD_SIZE;
347         if (addr > end - 1)
348                 return;
349         /*
350          * We add page table cache pages with PAGE_SIZE,
351          * (see pte_free_tlb()), flush the tlb if we need
352          */
353         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
354         pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
355         do {
356                 next = pgd_addr_end(addr, end);
357                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
358                         continue;
359                 free_p4d_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
360         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
361 }
362
363 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
364                    struct vm_area_struct *vma, unsigned long floor,
365                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked)
366 {
367         do {
368                 unsigned long addr = vma->vm_start;
369                 struct vm_area_struct *next;
370
371                 /*
372                  * Note: USER_PGTABLES_CEILING may be passed as ceiling and may
373                  * be 0.  This will underflow and is okay.
374                  */
375                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
376
377                 /*
378                  * Hide vma from rmap and truncate_pagecache before freeing
379                  * pgtables
380                  */
381                 if (mm_wr_locked)
382                         vma_start_write(vma);
383                 unlink_anon_vmas(vma);
384                 unlink_file_vma(vma);
385
386                 if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
387                         hugetlb_free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
388                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
389                 } else {
390                         /*
391                          * Optimization: gather nearby vmas into one call down
392                          */
393                         while (next && next->vm_start <= vma->vm_end + PMD_SIZE
394                                && !is_vm_hugetlb_page(next)) {
395                                 vma = next;
396                                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
397                                 if (mm_wr_locked)
398                                         vma_start_write(vma);
399                                 unlink_anon_vmas(vma);
400                                 unlink_file_vma(vma);
401                         }
402                         free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
403                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
404                 }
405                 vma = next;
406         } while (vma);
407 }
408
409 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte)
410 {
411         spinlock_t *ptl = pmd_lock(mm, pmd);
412
413         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
414                 mm_inc_nr_ptes(mm);
415                 /*
416                  * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
417                  * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
418                  * put into page tables.
419                  *
420                  * The other side of the story is the pointer chasing in the page
421                  * table walking code (when walking the page table without locking;
422                  * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
423                  * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
424                  * being the notable exception) will already guarantee loads are
425                  * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
426                  * smp_rmb() barriers in page table walking code.
427                  */
428                 smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
429                 pmd_populate(mm, pmd, *pte);
430                 *pte = NULL;
431         }
432         spin_unlock(ptl);
433 }
434
435 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
436 {
437         pgtable_t new = pte_alloc_one(mm);
438         if (!new)
439                 return -ENOMEM;
440
441         pmd_install(mm, pmd, &new);
442         if (new)
443                 pte_free(mm, new);
444         return 0;
445 }
446
447 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd)
448 {
449         pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm);
450         if (!new)
451                 return -ENOMEM;
452
453         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
454         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
455                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
456                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
457                 new = NULL;
458         }
459         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
460         if (new)
461                 pte_free_kernel(&init_mm, new);
462         return 0;
463 }
464
465 static inline void init_rss_vec(int *rss)
466 {
467         memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
468 }
469
470 static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
471 {
472         int i;
473
474         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
475                 if (rss[i])
476                         add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
477 }
478
479 /*
480  * This function is called to print an error when a bad pte
481  * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
482  * a region that doesn't allow it.
483  *
484  * The calling function must still handle the error.
485  */
486 static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
487                           pte_t pte, struct page *page)
488 {
489         pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
490         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
491         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
492         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
493         struct address_space *mapping;
494         pgoff_t index;
495         static unsigned long resume;
496         static unsigned long nr_shown;
497         static unsigned long nr_unshown;
498
499         /*
500          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
501          * or allow a steady drip of one report per second.
502          */
503         if (nr_shown == 60) {
504                 if (time_before(jiffies, resume)) {
505                         nr_unshown++;
506                         return;
507                 }
508                 if (nr_unshown) {
509                         pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
510                                  nr_unshown);
511                         nr_unshown = 0;
512                 }
513                 nr_shown = 0;
514         }
515         if (nr_shown++ == 0)
516                 resume = jiffies + 60 * HZ;
517
518         mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
519         index = linear_page_index(vma, addr);
520
521         pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
522                  current->comm,
523                  (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
524         if (page)
525                 dump_page(page, "bad pte");
526         pr_alert("addr:%px vm_flags:%08lx anon_vma:%px mapping:%px index:%lx\n",
527                  (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
528         pr_alert("file:%pD fault:%ps mmap:%ps read_folio:%ps\n",
529                  vma->vm_file,
530                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
531                  vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
532                  mapping ? mapping->a_ops->read_folio : NULL);
533         dump_stack();
534         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
535 }
536
537 /*
538  * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
539  *
540  * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
541  * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
542  * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
543  *
544  * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
545  * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
546  * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
547  * described below.
548  *
549  * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
550  * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
551  * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
552  *
553  * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
554  * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
555  * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
556  * mapping will always honor the rule
557  *
558  *      pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
559  *
560  * And for normal mappings this is false.
561  *
562  * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
563  * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
564  * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
565  * special (because none can have been COWed).
566  *
567  *
568  * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
569  *
570  * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
571  * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
572  * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
573  * normal pages by the VM. The disadvantage is that pages are refcounted
574  * (which can be slower and simply not an option for some PFNMAP users). The
575  * advantage is that we don't have to follow the strict linearity rule of
576  * PFNMAP mappings in order to support COWable mappings.
577  *
578  */
579 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
580                             pte_t pte)
581 {
582         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
583
584         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL)) {
585                 if (likely(!pte_special(pte)))
586                         goto check_pfn;
587                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
588                         return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
589                 if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
590                         return NULL;
591                 if (is_zero_pfn(pfn))
592                         return NULL;
593                 if (pte_devmap(pte))
594                 /*
595                  * NOTE: New users of ZONE_DEVICE will not set pte_devmap()
596                  * and will have refcounts incremented on their struct pages
597                  * when they are inserted into PTEs, thus they are safe to
598                  * return here. Legacy ZONE_DEVICE pages that set pte_devmap()
599                  * do not have refcounts. Example of legacy ZONE_DEVICE is
600                  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX type in pmem or virtio_fs drivers.
601                  */
602                         return NULL;
603
604                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
605                 return NULL;
606         }
607
608         /* !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case follows: */
609
610         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
611                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
612                         if (!pfn_valid(pfn))
613                                 return NULL;
614                         goto out;
615                 } else {
616                         unsigned long off;
617                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
618                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
619                                 return NULL;
620                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
621                                 return NULL;
622                 }
623         }
624
625         if (is_zero_pfn(pfn))
626                 return NULL;
627
628 check_pfn:
629         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
630                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
631                 return NULL;
632         }
633
634         /*
635          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
636          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
637          */
638 out:
639         return pfn_to_page(pfn);
640 }
641
642 struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
643                             pte_t pte)
644 {
645         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
646
647         if (page)
648                 return page_folio(page);
649         return NULL;
650 }
651
652 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
653 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
654                                 pmd_t pmd)
655 {
656         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
657
658         /*
659          * There is no pmd_special() but there may be special pmds, e.g.
660          * in a direct-access (dax) mapping, so let's just replicate the
661          * !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case from vm_normal_page() here.
662          */
663         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
664                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
665                         if (!pfn_valid(pfn))
666                                 return NULL;
667                         goto out;
668                 } else {
669                         unsigned long off;
670                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
671                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
672                                 return NULL;
673                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
674                                 return NULL;
675                 }
676         }
677
678         if (pmd_devmap(pmd))
679                 return NULL;
680         if (is_huge_zero_pmd(pmd))
681                 return NULL;
682         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn))
683                 return NULL;
684
685         /*
686          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
687          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
688          */
689 out:
690         return pfn_to_page(pfn);
691 }
692 #endif
693
694 static void restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
695                                   struct page *page, unsigned long address,
696                                   pte_t *ptep)
697 {
698         pte_t orig_pte;
699         pte_t pte;
700         swp_entry_t entry;
701
702         orig_pte = ptep_get(ptep);
703         pte = pte_mkold(mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
704         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
705                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
706
707         entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
708         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
709                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
710         else if (is_writable_device_exclusive_entry(entry))
711                 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
712
713         VM_BUG_ON(pte_write(pte) && !(PageAnon(page) && PageAnonExclusive(page)));
714
715         /*
716          * No need to take a page reference as one was already
717          * created when the swap entry was made.
718          */
719         if (PageAnon(page))
720                 page_add_anon_rmap(page, vma, address, RMAP_NONE);
721         else
722                 /*
723                  * Currently device exclusive access only supports anonymous
724                  * memory so the entry shouldn't point to a filebacked page.
725                  */
726                 WARN_ON_ONCE(1);
727
728         set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, pte);
729
730         /*
731          * No need to invalidate - it was non-present before. However
732          * secondary CPUs may have mappings that need invalidating.
733          */
734         update_mmu_cache(vma, address, ptep);
735 }
736
737 /*
738  * Tries to restore an exclusive pte if the page lock can be acquired without
739  * sleeping.
740  */
741 static int
742 try_restore_exclusive_pte(pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *vma,
743                         unsigned long addr)
744 {
745         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
746         struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
747
748         if (trylock_page(page)) {
749                 restore_exclusive_pte(vma, page, addr, src_pte);
750                 unlock_page(page);
751                 return 0;
752         }
753
754         return -EBUSY;
755 }
756
757 /*
758  * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
759  * already present in the new task to be cleared in the whole range
760  * covered by this vma.
761  */
762
763 static unsigned long
764 copy_nonpresent_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
765                 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *dst_vma,
766                 struct vm_area_struct *src_vma, unsigned long addr, int *rss)
767 {
768         unsigned long vm_flags = dst_vma->vm_flags;
769         pte_t orig_pte = ptep_get(src_pte);
770         pte_t pte = orig_pte;
771         struct page *page;
772         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
773
774         if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
775                 if (swap_duplicate(entry) < 0)
776                         return -EIO;
777
778                 /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
779                 if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
780                         spin_lock(&mmlist_lock);
781                         if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
782                                 list_add(&dst_mm->mmlist,
783                                                 &src_mm->mmlist);
784                         spin_unlock(&mmlist_lock);
785                 }
786                 /* Mark the swap entry as shared. */
787                 if (pte_swp_exclusive(orig_pte)) {
788                         pte = pte_swp_clear_exclusive(orig_pte);
789                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
790                 }
791                 rss[MM_SWAPENTS]++;
792         } else if (is_migration_entry(entry)) {
793                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
794
795                 rss[mm_counter(page)]++;
796
797                 if (!is_readable_migration_entry(entry) &&
798                                 is_cow_mapping(vm_flags)) {
799                         /*
800                          * COW mappings require pages in both parent and child
801                          * to be set to read. A previously exclusive entry is
802                          * now shared.
803                          */
804                         entry = make_readable_migration_entry(
805                                                         swp_offset(entry));
806                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
807                         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
808                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
809                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
810                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
811                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
812                 }
813         } else if (is_device_private_entry(entry)) {
814                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
815
816                 /*
817                  * Update rss count even for unaddressable pages, as
818                  * they should treated just like normal pages in this
819                  * respect.
820                  *
821                  * We will likely want to have some new rss counters
822                  * for unaddressable pages, at some point. But for now
823                  * keep things as they are.
824                  */
825                 get_page(page);
826                 rss[mm_counter(page)]++;
827                 /* Cannot fail as these pages cannot get pinned. */
828                 BUG_ON(page_try_dup_anon_rmap(page, false, src_vma));
829
830                 /*
831                  * We do not preserve soft-dirty information, because so
832                  * far, checkpoint/restore is the only feature that
833                  * requires that. And checkpoint/restore does not work
834                  * when a device driver is involved (you cannot easily
835                  * save and restore device driver state).
836                  */
837                 if (is_writable_device_private_entry(entry) &&
838                     is_cow_mapping(vm_flags)) {
839                         entry = make_readable_device_private_entry(
840                                                         swp_offset(entry));
841                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
842                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
843                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
844                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
845                 }
846         } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
847                 /*
848                  * Make device exclusive entries present by restoring the
849                  * original entry then copying as for a present pte. Device
850                  * exclusive entries currently only support private writable
851                  * (ie. COW) mappings.
852                  */
853                 VM_BUG_ON(!is_cow_mapping(src_vma->vm_flags));
854                 if (try_restore_exclusive_pte(src_pte, src_vma, addr))
855                         return -EBUSY;
856                 return -ENOENT;
857         } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
858                 pte_marker marker = copy_pte_marker(entry, dst_vma);
859
860                 if (marker)
861                         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte,
862                                    make_pte_marker(marker));
863                 return 0;
864         }
865         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
866                 pte = pte_swp_clear_uffd_wp(pte);
867         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
868         return 0;
869 }
870
871 /*
872  * Copy a present and normal page.
873  *
874  * NOTE! The usual case is that this isn't required;
875  * instead, the caller can just increase the page refcount
876  * and re-use the pte the traditional way.
877  *
878  * And if we need a pre-allocated page but don't yet have
879  * one, return a negative error to let the preallocation
880  * code know so that it can do so outside the page table
881  * lock.
882  */
883 static inline int
884 copy_present_page(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
885                   pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
886                   struct folio **prealloc, struct page *page)
887 {
888         struct folio *new_folio;
889         pte_t pte;
890
891         new_folio = *prealloc;
892         if (!new_folio)
893                 return -EAGAIN;
894
895         /*
896          * We have a prealloc page, all good!  Take it
897          * over and copy the page & arm it.
898          */
899         *prealloc = NULL;
900         copy_user_highpage(&new_folio->page, page, addr, src_vma);
901         __folio_mark_uptodate(new_folio);
902         folio_add_new_anon_rmap(new_folio, dst_vma, addr);
903         folio_add_lru_vma(new_folio, dst_vma);
904         rss[MM_ANONPAGES]++;
905
906         /* All done, just insert the new page copy in the child */
907         pte = mk_pte(&new_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
908         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), dst_vma);
909         if (userfaultfd_pte_wp(dst_vma, ptep_get(src_pte)))
910                 /* Uffd-wp needs to be delivered to dest pte as well */
911                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
912         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
913         return 0;
914 }
915
916 /*
917  * Copy one pte.  Returns 0 if succeeded, or -EAGAIN if one preallocated page
918  * is required to copy this pte.
919  */
920 static inline int
921 copy_present_pte(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
922                  pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
923                  struct folio **prealloc)
924 {
925         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
926         unsigned long vm_flags = src_vma->vm_flags;
927         pte_t pte = ptep_get(src_pte);
928         struct page *page;
929         struct folio *folio;
930
931         page = vm_normal_page(src_vma, addr, pte);
932         if (page)
933                 folio = page_folio(page);
934         if (page && folio_test_anon(folio)) {
935                 /*
936                  * If this page may have been pinned by the parent process,
937                  * copy the page immediately for the child so that we'll always
938                  * guarantee the pinned page won't be randomly replaced in the
939                  * future.
940                  */
941                 folio_get(folio);
942                 if (unlikely(page_try_dup_anon_rmap(page, false, src_vma))) {
943                         /* Page may be pinned, we have to copy. */
944                         folio_put(folio);
945                         return copy_present_page(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
946                                                  addr, rss, prealloc, page);
947                 }
948                 rss[MM_ANONPAGES]++;
949         } else if (page) {
950                 folio_get(folio);
951                 page_dup_file_rmap(page, false);
952                 rss[mm_counter_file(page)]++;
953         }
954
955         /*
956          * If it's a COW mapping, write protect it both
957          * in the parent and the child
958          */
959         if (is_cow_mapping(vm_flags) && pte_write(pte)) {
960                 ptep_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pte);
961                 pte = pte_wrprotect(pte);
962         }
963         VM_BUG_ON(page && folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
964
965         /*
966          * If it's a shared mapping, mark it clean in
967          * the child
968          */
969         if (vm_flags & VM_SHARED)
970                 pte = pte_mkclean(pte);
971         pte = pte_mkold(pte);
972
973         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
974                 pte = pte_clear_uffd_wp(pte);
975
976         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
977         return 0;
978 }
979
980 static inline struct folio *page_copy_prealloc(struct mm_struct *src_mm,
981                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
982 {
983         struct folio *new_folio;
984
985         new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma, addr, false);
986         if (!new_folio)
987                 return NULL;
988
989         if (mem_cgroup_charge(new_folio, src_mm, GFP_KERNEL)) {
990                 folio_put(new_folio);
991                 return NULL;
992         }
993         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
994
995         return new_folio;
996 }
997
998 static int
999 copy_pte_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1000                pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
1001                unsigned long end)
1002 {
1003         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1004         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1005         pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
1006         pte_t *src_pte, *dst_pte;
1007         pte_t ptent;
1008         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
1009         int progress, ret = 0;
1010         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1011         swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
1012         struct folio *prealloc = NULL;
1013
1014 again:
1015         progress = 0;
1016         init_rss_vec(rss);
1017
1018         /*
1019          * copy_pmd_range()'s prior pmd_none_or_clear_bad(src_pmd), and the
1020          * error handling here, assume that exclusive mmap_lock on dst and src
1021          * protects anon from unexpected THP transitions; with shmem and file
1022          * protected by mmap_lock-less collapse skipping areas with anon_vma
1023          * (whereas vma_needs_copy() skips areas without anon_vma).  A rework
1024          * can remove such assumptions later, but this is good enough for now.
1025          */
1026         dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
1027         if (!dst_pte) {
1028                 ret = -ENOMEM;
1029                 goto out;
1030         }
1031         src_pte = pte_offset_map_nolock(src_mm, src_pmd, addr, &src_ptl);
1032         if (!src_pte) {
1033                 pte_unmap_unlock(dst_pte, dst_ptl);
1034                 /* ret == 0 */
1035                 goto out;
1036         }
1037         spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1038         orig_src_pte = src_pte;
1039         orig_dst_pte = dst_pte;
1040         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1041
1042         do {
1043                 /*
1044                  * We are holding two locks at this point - either of them
1045                  * could generate latencies in another task on another CPU.
1046                  */
1047                 if (progress >= 32) {
1048                         progress = 0;
1049                         if (need_resched() ||
1050                             spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
1051                                 break;
1052                 }
1053                 ptent = ptep_get(src_pte);
1054                 if (pte_none(ptent)) {
1055                         progress++;
1056                         continue;
1057                 }
1058                 if (unlikely(!pte_present(ptent))) {
1059                         ret = copy_nonpresent_pte(dst_mm, src_mm,
1060                                                   dst_pte, src_pte,
1061                                                   dst_vma, src_vma,
1062                                                   addr, rss);
1063                         if (ret == -EIO) {
1064                                 entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
1065                                 break;
1066                         } else if (ret == -EBUSY) {
1067                                 break;
1068                         } else if (!ret) {
1069                                 progress += 8;
1070                                 continue;
1071                         }
1072
1073                         /*
1074                          * Device exclusive entry restored, continue by copying
1075                          * the now present pte.
1076                          */
1077                         WARN_ON_ONCE(ret != -ENOENT);
1078                 }
1079                 /* copy_present_pte() will clear `*prealloc' if consumed */
1080                 ret = copy_present_pte(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1081                                        addr, rss, &prealloc);
1082                 /*
1083                  * If we need a pre-allocated page for this pte, drop the
1084                  * locks, allocate, and try again.
1085                  */
1086                 if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1087                         break;
1088                 if (unlikely(prealloc)) {
1089                         /*
1090                          * pre-alloc page cannot be reused by next time so as
1091                          * to strictly follow mempolicy (e.g., alloc_page_vma()
1092                          * will allocate page according to address).  This
1093                          * could only happen if one pinned pte changed.
1094                          */
1095                         folio_put(prealloc);
1096                         prealloc = NULL;
1097                 }
1098                 progress += 8;
1099         } while (dst_pte++, src_pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1100
1101         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1102         pte_unmap_unlock(orig_src_pte, src_ptl);
1103         add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
1104         pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
1105         cond_resched();
1106
1107         if (ret == -EIO) {
1108                 VM_WARN_ON_ONCE(!entry.val);
1109                 if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0) {
1110                         ret = -ENOMEM;
1111                         goto out;
1112                 }
1113                 entry.val = 0;
1114         } else if (ret == -EBUSY) {
1115                 goto out;
1116         } else if (ret ==  -EAGAIN) {
1117                 prealloc = page_copy_prealloc(src_mm, src_vma, addr);
1118                 if (!prealloc)
1119                         return -ENOMEM;
1120         } else if (ret) {
1121                 VM_WARN_ON_ONCE(1);
1122         }
1123
1124         /* We've captured and resolved the error. Reset, try again. */
1125         ret = 0;
1126
1127         if (addr != end)
1128                 goto again;
1129 out:
1130         if (unlikely(prealloc))
1131                 folio_put(prealloc);
1132         return ret;
1133 }
1134
1135 static inline int
1136 copy_pmd_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1137                pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
1138                unsigned long end)
1139 {
1140         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1141         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1142         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1143         unsigned long next;
1144
1145         dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
1146         if (!dst_pmd)
1147                 return -ENOMEM;
1148         src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
1149         do {
1150                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1151                 if (is_swap_pmd(*src_pmd) || pmd_trans_huge(*src_pmd)
1152                         || pmd_devmap(*src_pmd)) {
1153                         int err;
1154                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE, src_vma);
1155                         err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
1156                                             addr, dst_vma, src_vma);
1157                         if (err == -ENOMEM)
1158                                 return -ENOMEM;
1159                         if (!err)
1160                                 continue;
1161                         /* fall through */
1162                 }
1163                 if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
1164                         continue;
1165                 if (copy_pte_range(dst_vma, src_vma, dst_pmd, src_pmd,
1166                                    addr, next))
1167                         return -ENOMEM;
1168         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
1169         return 0;
1170 }
1171
1172 static inline int
1173 copy_pud_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1174                p4d_t *dst_p4d, p4d_t *src_p4d, unsigned long addr,
1175                unsigned long end)
1176 {
1177         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1178         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1179         pud_t *src_pud, *dst_pud;
1180         unsigned long next;
1181
1182         dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_p4d, addr);
1183         if (!dst_pud)
1184                 return -ENOMEM;
1185         src_pud = pud_offset(src_p4d, addr);
1186         do {
1187                 next = pud_addr_end(addr, end);
1188                 if (pud_trans_huge(*src_pud) || pud_devmap(*src_pud)) {
1189                         int err;
1190
1191                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PUD_SIZE, src_vma);
1192                         err = copy_huge_pud(dst_mm, src_mm,
1193                                             dst_pud, src_pud, addr, src_vma);
1194                         if (err == -ENOMEM)
1195                                 return -ENOMEM;
1196                         if (!err)
1197                                 continue;
1198                         /* fall through */
1199                 }
1200                 if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
1201                         continue;
1202                 if (copy_pmd_range(dst_vma, src_vma, dst_pud, src_pud,
1203                                    addr, next))
1204                         return -ENOMEM;
1205         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
1206         return 0;
1207 }
1208
1209 static inline int
1210 copy_p4d_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1211                pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long addr,
1212                unsigned long end)
1213 {
1214         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1215         p4d_t *src_p4d, *dst_p4d;
1216         unsigned long next;
1217
1218         dst_p4d = p4d_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
1219         if (!dst_p4d)
1220                 return -ENOMEM;
1221         src_p4d = p4d_offset(src_pgd, addr);
1222         do {
1223                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1224                 if (p4d_none_or_clear_bad(src_p4d))
1225                         continue;
1226                 if (copy_pud_range(dst_vma, src_vma, dst_p4d, src_p4d,
1227                                    addr, next))
1228                         return -ENOMEM;
1229         } while (dst_p4d++, src_p4d++, addr = next, addr != end);
1230         return 0;
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Return true if the vma needs to copy the pgtable during this fork().  Return
1235  * false when we can speed up fork() by allowing lazy page faults later until
1236  * when the child accesses the memory range.
1237  */
1238 static bool
1239 vma_needs_copy(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1240 {
1241         /*
1242          * Always copy pgtables when dst_vma has uffd-wp enabled even if it's
1243          * file-backed (e.g. shmem). Because when uffd-wp is enabled, pgtable
1244          * contains uffd-wp protection information, that's something we can't
1245          * retrieve from page cache, and skip copying will lose those info.
1246          */
1247         if (userfaultfd_wp(dst_vma))
1248                 return true;
1249
1250         if (src_vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
1251                 return true;
1252
1253         if (src_vma->anon_vma)
1254                 return true;
1255
1256         /*
1257          * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.  Fork
1258          * becomes much lighter when there are big shared or private readonly
1259          * mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more efficient
1260          * than faulting.
1261          */
1262         return false;
1263 }
1264
1265 int
1266 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1267 {
1268         pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
1269         unsigned long next;
1270         unsigned long addr = src_vma->vm_start;
1271         unsigned long end = src_vma->vm_end;
1272         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1273         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1274         struct mmu_notifier_range range;
1275         bool is_cow;
1276         int ret;
1277
1278         if (!vma_needs_copy(dst_vma, src_vma))
1279                 return 0;
1280
1281         if (is_vm_hugetlb_page(src_vma))
1282                 return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, dst_vma, src_vma);
1283
1284         if (unlikely(src_vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
1285                 /*
1286                  * We do not free on error cases below as remove_vma
1287                  * gets called on error from higher level routine
1288                  */
1289                 ret = track_pfn_copy(src_vma);
1290                 if (ret)
1291                         return ret;
1292         }
1293
1294         /*
1295          * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
1296          * there could be a permission downgrade on the ptes of the
1297          * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
1298          * is_cow_mapping() returns true.
1299          */
1300         is_cow = is_cow_mapping(src_vma->vm_flags);
1301
1302         if (is_cow) {
1303                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
1304                                         0, src_mm, addr, end);
1305                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1306                 /*
1307                  * Disabling preemption is not needed for the write side, as
1308                  * the read side doesn't spin, but goes to the mmap_lock.
1309                  *
1310                  * Use the raw variant of the seqcount_t write API to avoid
1311                  * lockdep complaining about preemptibility.
1312                  */
1313                 vma_assert_write_locked(src_vma);
1314                 raw_write_seqcount_begin(&src_mm->write_protect_seq);
1315         }
1316
1317         ret = 0;
1318         dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
1319         src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
1320         do {
1321                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1322                 if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
1323                         continue;
1324                 if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
1325                                             addr, next))) {
1326                         untrack_pfn_clear(dst_vma);
1327                         ret = -ENOMEM;
1328                         break;
1329                 }
1330         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
1331
1332         if (is_cow) {
1333                 raw_write_seqcount_end(&src_mm->write_protect_seq);
1334                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1335         }
1336         return ret;
1337 }
1338
1339 /* Whether we should zap all COWed (private) pages too */
1340 static inline bool should_zap_cows(struct zap_details *details)
1341 {
1342         /* By default, zap all pages */
1343         if (!details)
1344                 return true;
1345
1346         /* Or, we zap COWed pages only if the caller wants to */
1347         return details->even_cows;
1348 }
1349
1350 /* Decides whether we should zap this page with the page pointer specified */
1351 static inline bool should_zap_page(struct zap_details *details, struct page *page)
1352 {
1353         /* If we can make a decision without *page.. */
1354         if (should_zap_cows(details))
1355                 return true;
1356
1357         /* E.g. the caller passes NULL for the case of a zero page */
1358         if (!page)
1359                 return true;
1360
1361         /* Otherwise we should only zap non-anon pages */
1362         return !PageAnon(page);
1363 }
1364
1365 static inline bool zap_drop_file_uffd_wp(struct zap_details *details)
1366 {
1367         if (!details)
1368                 return false;
1369
1370         return details->zap_flags & ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
1371 }
1372
1373 /*
1374  * This function makes sure that we'll replace the none pte with an uffd-wp
1375  * swap special pte marker when necessary. Must be with the pgtable lock held.
1376  */
1377 static inline void
1378 zap_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma,
1379                               unsigned long addr, pte_t *pte,
1380                               struct zap_details *details, pte_t pteval)
1381 {
1382         /* Zap on anonymous always means dropping everything */
1383         if (vma_is_anonymous(vma))
1384                 return;
1385
1386         if (zap_drop_file_uffd_wp(details))
1387                 return;
1388
1389         pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, pteval);
1390 }
1391
1392 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1393                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1394                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1395                                 struct zap_details *details)
1396 {
1397         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1398         int force_flush = 0;
1399         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1400         spinlock_t *ptl;
1401         pte_t *start_pte;
1402         pte_t *pte;
1403         swp_entry_t entry;
1404
1405         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
1406         init_rss_vec(rss);
1407         start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1408         if (!pte)
1409                 return addr;
1410
1411         flush_tlb_batched_pending(mm);
1412         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1413         do {
1414                 pte_t ptent = ptep_get(pte);
1415                 struct page *page;
1416
1417                 if (pte_none(ptent))
1418                         continue;
1419
1420                 if (need_resched())
1421                         break;
1422
1423                 if (pte_present(ptent)) {
1424                         unsigned int delay_rmap;
1425
1426                         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1427                         if (unlikely(!should_zap_page(details, page)))
1428                                 continue;
1429                         ptent = ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte,
1430                                                         tlb->fullmm);
1431                         arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1432                         tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1433                         zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, details,
1434                                                       ptent);
1435                         if (unlikely(!page)) {
1436                                 ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
1437                                 continue;
1438                         }
1439
1440                         delay_rmap = 0;
1441                         if (!PageAnon(page)) {
1442                                 if (pte_dirty(ptent)) {
1443                                         set_page_dirty(page);
1444                                         if (tlb_delay_rmap(tlb)) {
1445                                                 delay_rmap = 1;
1446                                                 force_flush = 1;
1447                                         }
1448                                 }
1449                                 if (pte_young(ptent) && likely(vma_has_recency(vma)))
1450                                         mark_page_accessed(page);
1451                         }
1452                         rss[mm_counter(page)]--;
1453                         if (!delay_rmap) {
1454                                 page_remove_rmap(page, vma, false);
1455                                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0))
1456                                         print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
1457                         }
1458                         if (unlikely(__tlb_remove_page(tlb, page, delay_rmap))) {
1459                                 force_flush = 1;
1460                                 addr += PAGE_SIZE;
1461                                 break;
1462                         }
1463                         continue;
1464                 }
1465
1466                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1467                 if (is_device_private_entry(entry) ||
1468                     is_device_exclusive_entry(entry)) {
1469                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1470                         if (unlikely(!should_zap_page(details, page)))
1471                                 continue;
1472                         /*
1473                          * Both device private/exclusive mappings should only
1474                          * work with anonymous page so far, so we don't need to
1475                          * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
1476                          * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
1477                          */
1478                         WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
1479                         rss[mm_counter(page)]--;
1480                         if (is_device_private_entry(entry))
1481                                 page_remove_rmap(page, vma, false);
1482                         put_page(page);
1483                 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
1484                         /* Genuine swap entry, hence a private anon page */
1485                         if (!should_zap_cows(details))
1486                                 continue;
1487                         rss[MM_SWAPENTS]--;
1488                         if (unlikely(!free_swap_and_cache(entry)))
1489                                 print_bad_pte(vma, addr, ptent, NULL);
1490                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
1491                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1492                         if (!should_zap_page(details, page))
1493                                 continue;
1494                         rss[mm_counter(page)]--;
1495                 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
1496                         /*
1497                          * For anon: always drop the marker; for file: only
1498                          * drop the marker if explicitly requested.
1499                          */
1500                         if (!vma_is_anonymous(vma) &&
1501                             !zap_drop_file_uffd_wp(details))
1502                                 continue;
1503                 } else if (is_hwpoison_entry(entry) ||
1504                            is_poisoned_swp_entry(entry)) {
1505                         if (!should_zap_cows(details))
1506                                 continue;
1507                 } else {
1508                         /* We should have covered all the swap entry types */
1509                         WARN_ON_ONCE(1);
1510                 }
1511                 pte_clear_not_present_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1512                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, details, ptent);
1513         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1514
1515         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1516         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1517
1518         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1519         if (force_flush) {
1520                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1521                 tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
1522         }
1523         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1524
1525         /*
1526          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1527          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1528          * entries before releasing the ptl), free the batched
1529          * memory too. Come back again if we didn't do everything.
1530          */
1531         if (force_flush)
1532                 tlb_flush_mmu(tlb);
1533
1534         return addr;
1535 }
1536
1537 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1538                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1539                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1540                                 struct zap_details *details)
1541 {
1542         pmd_t *pmd;
1543         unsigned long next;
1544
1545         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1546         do {
1547                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1548                 if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1549                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
1550                                 __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false, NULL);
1551                         else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
1552                                 addr = next;
1553                                 continue;
1554                         }
1555                         /* fall through */
1556                 } else if (details && details->single_folio &&
1557                            folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
1558                            next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
1559                         spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
1560                         /*
1561                          * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
1562                          * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
1563                          * but not yet decremented compound_mapcount().
1564                          */
1565                         spin_unlock(ptl);
1566                 }
1567                 if (pmd_none(*pmd)) {
1568                         addr = next;
1569                         continue;
1570                 }
1571                 addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1572                 if (addr != next)
1573                         pmd--;
1574         } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);
1575
1576         return addr;
1577 }
1578
1579 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1580                                 struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
1581                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1582                                 struct zap_details *details)
1583 {
1584         pud_t *pud;
1585         unsigned long next;
1586
1587         pud = pud_offset(p4d, addr);
1588         do {
1589                 next = pud_addr_end(addr, end);
1590                 if (pud_trans_huge(*pud) || pud_devmap(*pud)) {
1591                         if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
1592                                 mmap_assert_locked(tlb->mm);
1593                                 split_huge_pud(vma, pud, addr);
1594                         } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
1595                                 goto next;
1596                         /* fall through */
1597                 }
1598                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1599                         continue;
1600                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1601 next:
1602                 cond_resched();
1603         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1604
1605         return addr;
1606 }
1607
1608 static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
1609                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1610                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1611                                 struct zap_details *details)
1612 {
1613         p4d_t *p4d;
1614         unsigned long next;
1615
1616         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
1617         do {
1618                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1619                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
1620                         continue;
1621                 next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
1622         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
1623
1624         return addr;
1625 }
1626
1627 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1628                              struct vm_area_struct *vma,
1629                              unsigned long addr, unsigned long end,
1630                              struct zap_details *details)
1631 {
1632         pgd_t *pgd;
1633         unsigned long next;
1634
1635         BUG_ON(addr >= end);
1636         tlb_start_vma(tlb, vma);
1637         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1638         do {
1639                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1640                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1641                         continue;
1642                 next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1643         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1644         tlb_end_vma(tlb, vma);
1645 }
1646
1647
1648 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1649                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1650                 unsigned long end_addr,
1651                 struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
1652 {
1653         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1654         unsigned long end;
1655
1656         if (start >= vma->vm_end)
1657                 return;
1658         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1659         if (end <= vma->vm_start)
1660                 return;
1661
1662         if (vma->vm_file)
1663                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1664
1665         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1666                 untrack_pfn(vma, 0, 0, mm_wr_locked);
1667
1668         if (start != end) {
1669                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1670                         /*
1671                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1672                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1673                          * However, vm_file will be NULL in the error
1674                          * cleanup path of mmap_region. When
1675                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1676                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1677                          * before calling this function to clean up.
1678                          * Since no pte has actually been setup, it is
1679                          * safe to do nothing in this case.
1680                          */
1681                         if (vma->vm_file) {
1682                                 zap_flags_t zap_flags = details ?
1683                                     details->zap_flags : 0;
1684                                 __unmap_hugepage_range_final(tlb, vma, start, end,
1685                                                              NULL, zap_flags);
1686                         }
1687                 } else
1688                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1689         }
1690 }
1691
1692 /**
1693  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1694  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1695  * @mas: the maple state
1696  * @vma: the starting vma
1697  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1698  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1699  * @tree_end: The maximum index to check
1700  * @mm_wr_locked: lock flag
1701  *
1702  * Unmap all pages in the vma list.
1703  *
1704  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1705  *
1706  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1707  *
1708  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1709  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1710  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1711  * drops the lock and schedules.
1712  */
1713 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
1714                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1715                 unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
1716                 bool mm_wr_locked)
1717 {
1718         struct mmu_notifier_range range;
1719         struct zap_details details = {
1720                 .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
1721                 /* Careful - we need to zap private pages too! */
1722                 .even_cows = true,
1723         };
1724
1725         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
1726                                 start_addr, end_addr);
1727         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1728         do {
1729                 unmap_single_vma(tlb, vma, start_addr, end_addr, &details,
1730                                  mm_wr_locked);
1731         } while ((vma = mas_find(mas, tree_end - 1)) != NULL);
1732         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1733 }
1734
1735 /**
1736  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1737  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1738  * @address: starting address of pages to zap
1739  * @size: number of bytes to zap
1740  * @details: details of shared cache invalidation
1741  *
1742  * The range must fit into one VMA.
1743  */
1744 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1745                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1746 {
1747         const unsigned long end = address + size;
1748         struct mmu_notifier_range range;
1749         struct mmu_gather tlb;
1750
1751         lru_add_drain();
1752         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1753                                 address, end);
1754         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
1755                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1756                                                      &range.end);
1757         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
1758         update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
1759         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1760         /*
1761          * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
1762          * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
1763          */
1764         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details, false);
1765         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1766         tlb_finish_mmu(&tlb);
1767 }
1768
1769 /**
1770  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1771  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1772  * @address: starting address of pages to zap
1773  * @size: number of bytes to zap
1774  *
1775  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1776  *
1777  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1778  *
1779  */
1780 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1781                 unsigned long size)
1782 {
1783         if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
1784                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1785                 return;
1786
1787         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1788 }
1789 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1790
1791 static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1792 {
1793         pgd_t *pgd;
1794         p4d_t *p4d;
1795         pud_t *pud;
1796         pmd_t *pmd;
1797
1798         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1799         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
1800         if (!p4d)
1801                 return NULL;
1802         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
1803         if (!pud)
1804                 return NULL;
1805         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1806         if (!pmd)
1807                 return NULL;
1808
1809         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1810         return pmd;
1811 }
1812
1813 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1814                         spinlock_t **ptl)
1815 {
1816         pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1817
1818         if (!pmd)
1819                 return NULL;
1820         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1821 }
1822
1823 static int validate_page_before_insert(struct page *page)
1824 {
1825         if (PageAnon(page) || PageSlab(page) || page_has_type(page))
1826                 return -EINVAL;
1827         flush_dcache_page(page);
1828         return 0;
1829 }
1830
1831 static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1832                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1833 {
1834         if (!pte_none(ptep_get(pte)))
1835                 return -EBUSY;
1836         /* Ok, finally just insert the thing.. */
1837         get_page(page);
1838         inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page));
1839         page_add_file_rmap(page, vma, false);
1840         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
1841         return 0;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * This is the old fallback for page remapping.
1846  *
1847  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
1848  * old drivers should use this, and they needed to mark their
1849  * pages reserved for the old functions anyway.
1850  */
1851 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1852                         struct page *page, pgprot_t prot)
1853 {
1854         int retval;
1855         pte_t *pte;
1856         spinlock_t *ptl;
1857
1858         retval = validate_page_before_insert(page);
1859         if (retval)
1860                 goto out;
1861         retval = -ENOMEM;
1862         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
1863         if (!pte)
1864                 goto out;
1865         retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
1866         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1867 out:
1868         return retval;
1869 }
1870
1871 static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1872                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1873 {
1874         int err;
1875
1876         if (!page_count(page))
1877                 return -EINVAL;
1878         err = validate_page_before_insert(page);
1879         if (err)
1880                 return err;
1881         return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
1882 }
1883
1884 /* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
1885  * when inserting pages in a loop.
1886  */
1887 static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1888                         struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
1889 {
1890         pmd_t *pmd = NULL;
1891         pte_t *start_pte, *pte;
1892         spinlock_t *pte_lock;
1893         struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
1894         unsigned long curr_page_idx = 0;
1895         unsigned long remaining_pages_total = *num;
1896         unsigned long pages_to_write_in_pmd;
1897         int ret;
1898 more:
1899         ret = -EFAULT;
1900         pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1901         if (!pmd)
1902                 goto out;
1903
1904         pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
1905                 remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));
1906
1907         /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
1908         ret = -ENOMEM;
1909         if (pte_alloc(mm, pmd))
1910                 goto out;
1911
1912         while (pages_to_write_in_pmd) {
1913                 int pte_idx = 0;
1914                 const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);
1915
1916                 start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
1917                 if (!start_pte) {
1918                         ret = -EFAULT;
1919                         goto out;
1920                 }
1921                 for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
1922                         int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
1923                                 addr, pages[curr_page_idx], prot);
1924                         if (unlikely(err)) {
1925                                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
1926                                 ret = err;
1927                                 remaining_pages_total -= pte_idx;
1928                                 goto out;
1929                         }
1930                         addr += PAGE_SIZE;
1931                         ++curr_page_idx;
1932                 }
1933                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
1934                 pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
1935                 remaining_pages_total -= batch_size;
1936         }
1937         if (remaining_pages_total)
1938                 goto more;
1939         ret = 0;
1940 out:
1941         *num = remaining_pages_total;
1942         return ret;
1943 }
1944
1945 /**
1946  * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
1947  * @vma: user vma to map to
1948  * @addr: target start user address of these pages
1949  * @pages: source kernel pages
1950  * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
1951  * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
1952  *
1953  * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
1954  *
1955  * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
1956  * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
1957  *
1958  * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
1959  */
1960 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1961                         struct page **pages, unsigned long *num)
1962 {
1963         const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;
1964
1965         if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
1966                 return -EFAULT;
1967         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
1968                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
1969                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
1970                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
1971         }
1972         /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
1973         return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
1974 }
1975 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);
1976
1977 /**
1978  * vm_insert_page - insert single page into user vma
1979  * @vma: user vma to map to
1980  * @addr: target user address of this page
1981  * @page: source kernel page
1982  *
1983  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
1984  * into a user vma.
1985  *
1986  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
1987  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
1988  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
1989  * (see split_page()).
1990  *
1991  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
1992  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
1993  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
1994  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
1995  * ask for a shared writable mapping!
1996  *
1997  * The page does not need to be reserved.
1998  *
1999  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
2000  * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
2001  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
2002  * function from other places, for example from page-fault handler.
2003  *
2004  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2005  */
2006 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2007                         struct page *page)
2008 {
2009         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2010                 return -EFAULT;
2011         if (!page_count(page))
2012                 return -EINVAL;
2013         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2014                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2015                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2016                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2017         }
2018         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
2019 }
2020 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
2021
2022 /*
2023  * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
2024  * @vma: user vma to map to
2025  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2026  * @num: number of pages in page array
2027  * @offset: user's requested vm_pgoff
2028  *
2029  * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
2030  *
2031  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2032  */
2033 static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2034                                 unsigned long num, unsigned long offset)
2035 {
2036         unsigned long count = vma_pages(vma);
2037         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2038         int ret, i;
2039
2040         /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
2041         if (offset >= num)
2042                 return -ENXIO;
2043
2044         /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
2045         if (count > num - offset)
2046                 return -ENXIO;
2047
2048         for (i = 0; i < count; i++) {
2049                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
2050                 if (ret < 0)
2051                         return ret;
2052                 uaddr += PAGE_SIZE;
2053         }
2054
2055         return 0;
2056 }
2057
2058 /**
2059  * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
2060  * @vma: user vma to map to
2061  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2062  * @num: number of pages in page array
2063  *
2064  * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
2065  * requested vm_pgoff
2066  *
2067  * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
2068  * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
2069  * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
2070  * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
2071  * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
2072  *
2073  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2074  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2075  */
2076 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2077                                 unsigned long num)
2078 {
2079         return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
2080 }
2081 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);
2082
2083 /**
2084  * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
2085  * @vma: user vma to map to
2086  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2087  * @num: number of pages in page array
2088  *
2089  * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
2090  * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
2091  * vm_pgoff.
2092  *
2093  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2094  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2095  */
2096 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2097                                 unsigned long num)
2098 {
2099         return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
2100 }
2101 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);
2102
2103 static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2104                         pfn_t pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
2105 {
2106         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2107         pte_t *pte, entry;
2108         spinlock_t *ptl;
2109
2110         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
2111         if (!pte)
2112                 return VM_FAULT_OOM;
2113         entry = ptep_get(pte);
2114         if (!pte_none(entry)) {
2115                 if (mkwrite) {
2116                         /*
2117                          * For read faults on private mappings the PFN passed
2118                          * in may not match the PFN we have mapped if the
2119                          * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
2120                          * case we are creating a writable PTE for a shared
2121                          * mapping and we expect the PFNs to match. If they
2122                          * don't match, we are likely racing with block
2123                          * allocation and mapping invalidation so just skip the
2124                          * update.
2125                          */
2126                         if (pte_pfn(entry) != pfn_t_to_pfn(pfn)) {
2127                                 WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
2128                                 goto out_unlock;
2129                         }
2130                         entry = pte_mkyoung(entry);
2131                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2132                         if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
2133                                 update_mmu_cache(vma, addr, pte);
2134                 }
2135                 goto out_unlock;
2136         }
2137
2138         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2139         if (pfn_t_devmap(pfn))
2140                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
2141         else
2142                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
2143
2144         if (mkwrite) {
2145                 entry = pte_mkyoung(entry);
2146                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2147         }
2148
2149         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
2150         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
2151
2152 out_unlock:
2153         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2154         return VM_FAULT_NOPAGE;
2155 }
2156
2157 /**
2158  * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
2159  * @vma: user vma to map to
2160  * @addr: target user address of this page
2161  * @pfn: source kernel pfn
2162  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
2163  *
2164  * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
2165  * to override pgprot on a per-page basis.
2166  *
2167  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
2168  * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
2169  * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
2170  * impractical.
2171  *
2172  * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
2173  * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
2174  * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
2175  *
2176  * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
2177  * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
2178  * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
2179  * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
2180  * if needed. (See for example mprotect()).
2181  *
2182  * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
2183  * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
2184  * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
2185  * of COW.
2186  *
2187  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2188  * Return: vm_fault_t value.
2189  */
2190 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2191                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
2192 {
2193         /*
2194          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
2195          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
2196          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
2197          * try to keep these invariants in place for everybody.
2198          */
2199         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
2200         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
2201                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
2202         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
2203         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
2204
2205         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2206                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2207
2208         if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
2209                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2210
2211         track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
2212
2213         return insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot,
2214                         false);
2215 }
2216 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);
2217
2218 /**
2219  * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
2220  * @vma: user vma to map to
2221  * @addr: target user address of this page
2222  * @pfn: source kernel pfn
2223  *
2224  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
2225  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
2226  *
2227  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
2228  * in that case the handler should return the result of this function.
2229  *
2230  * vma cannot be a COW mapping.
2231  *
2232  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
2233  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
2234  *
2235  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2236  * Return: vm_fault_t value.
2237  */
2238 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2239                         unsigned long pfn)
2240 {
2241         return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
2242 }
2243 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);
2244
2245 static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, pfn_t pfn)
2246 {
2247         /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
2248         if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
2249                 return true;
2250         if (pfn_t_devmap(pfn))
2251                 return true;
2252         if (pfn_t_special(pfn))
2253                 return true;
2254         if (is_zero_pfn(pfn_t_to_pfn(pfn)))
2255                 return true;
2256         return false;
2257 }
2258
2259 static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
2260                 unsigned long addr, pfn_t pfn, bool mkwrite)
2261 {
2262         pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
2263         int err;
2264
2265         BUG_ON(!vm_mixed_ok(vma, pfn));
2266
2267         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2268                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2269
2270         track_pfn_insert(vma, &pgprot, pfn);
2271
2272         if (!pfn_modify_allowed(pfn_t_to_pfn(pfn), pgprot))
2273                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2274
2275         /*
2276          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
2277          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
2278          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
2279          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
2280          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
2281          */
2282         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) &&
2283             !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
2284                 struct page *page;
2285
2286                 /*
2287                  * At this point we are committed to insert_page()
2288                  * regardless of whether the caller specified flags that
2289                  * result in pfn_t_has_page() == false.
2290                  */
2291                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
2292                 err = insert_page(vma, addr, page, pgprot);
2293         } else {
2294                 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
2295         }
2296
2297         if (err == -ENOMEM)
2298                 return VM_FAULT_OOM;
2299         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2300                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2301
2302         return VM_FAULT_NOPAGE;
2303 }
2304
2305 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2306                 pfn_t pfn)
2307 {
2308         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
2309 }
2310 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);
2311
2312 /*
2313  *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
2314  *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
2315  *  the same entry was actually inserted.
2316  */
2317 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2318                 unsigned long addr, pfn_t pfn)
2319 {
2320         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
2321 }
2322 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed_mkwrite);
2323
2324 /*
2325  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
2326  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
2327  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
2328  */
2329 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2330                         unsigned long addr, unsigned long end,
2331                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2332 {
2333         pte_t *pte, *mapped_pte;
2334         spinlock_t *ptl;
2335         int err = 0;
2336
2337         mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2338         if (!pte)
2339                 return -ENOMEM;
2340         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2341         do {
2342                 BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
2343                 if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
2344                         err = -EACCES;
2345                         break;
2346                 }
2347                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
2348                 pfn++;
2349         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2350         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2351         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2352         return err;
2353 }
2354
2355 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2356                         unsigned long addr, unsigned long end,
2357                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2358 {
2359         pmd_t *pmd;
2360         unsigned long next;
2361         int err;
2362
2363         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2364         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
2365         if (!pmd)
2366                 return -ENOMEM;
2367         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
2368         do {
2369                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2370                 err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2371                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2372                 if (err)
2373                         return err;
2374         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2375         return 0;
2376 }
2377
2378 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2379                         unsigned long addr, unsigned long end,
2380                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2381 {
2382         pud_t *pud;
2383         unsigned long next;
2384         int err;
2385
2386         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2387         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
2388         if (!pud)
2389                 return -ENOMEM;
2390         do {
2391                 next = pud_addr_end(addr, end);
2392                 err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2393                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2394                 if (err)
2395                         return err;
2396         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2397         return 0;
2398 }
2399
2400 static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2401                         unsigned long addr, unsigned long end,
2402                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2403 {
2404         p4d_t *p4d;
2405         unsigned long next;
2406         int err;
2407
2408         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2409         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
2410         if (!p4d)
2411                 return -ENOMEM;
2412         do {
2413                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2414                 err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2415                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2416                 if (err)
2417                         return err;
2418         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2419         return 0;
2420 }
2421
2422 /*
2423  * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
2424  * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
2425  */
2426 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2427                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2428 {
2429         pgd_t *pgd;
2430         unsigned long next;
2431         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2432         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2433         int err;
2434
2435         if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
2436                 return -EINVAL;
2437
2438         /*
2439          * Physically remapped pages are special. Tell the
2440          * rest of the world about it:
2441          *   VM_IO tells people not to look at these pages
2442          *      (accesses can have side effects).
2443          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
2444          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
2445          *      with them.
2446          *   VM_DONTEXPAND
2447          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
2448          *   VM_DONTDUMP
2449          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
2450          *
2451          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
2452          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
2453          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
2454          * See vm_normal_page() for details.
2455          */
2456         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
2457                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
2458                         return -EINVAL;
2459                 vma->vm_pgoff = pfn;
2460         }
2461
2462         vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
2463
2464         BUG_ON(addr >= end);
2465         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2466         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2467         flush_cache_range(vma, addr, end);
2468         do {
2469                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2470                 err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2471                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2472                 if (err)
2473                         return err;
2474         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2475
2476         return 0;
2477 }
2478
2479 /**
2480  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
2481  * @vma: user vma to map to
2482  * @addr: target page aligned user address to start at
2483  * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
2484  * @size: size of mapping area
2485  * @prot: page protection flags for this mapping
2486  *
2487  * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
2488  *
2489  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2490  */
2491 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2492                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2493 {
2494         int err;
2495
2496         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
2497         if (err)
2498                 return -EINVAL;
2499
2500         err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
2501         if (err)
2502                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size), true);
2503         return err;
2504 }
2505 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
2506
2507 /**
2508  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
2509  * @vma: user vma to map to
2510  * @start: start of the physical memory to be mapped
2511  * @len: size of area
2512  *
2513  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
2514  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
2515  * we'll figure out the rest from the vma information.
2516  *
2517  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
2518  * whatever write-combining details or similar.
2519  *
2520  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2521  */
2522 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
2523 {
2524         unsigned long vm_len, pfn, pages;
2525
2526         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
2527         if (start + len < start)
2528                 return -EINVAL;
2529         /*
2530          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
2531          * but we've historically allowed it because IO memory might
2532          * just have smaller alignment.
2533          */
2534         len += start & ~PAGE_MASK;
2535         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
2536         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2537         if (pfn + pages < pfn)
2538                 return -EINVAL;
2539
2540         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
2541         if (vma->vm_pgoff > pages)
2542                 return -EINVAL;
2543         pfn += vma->vm_pgoff;
2544         pages -= vma->vm_pgoff;
2545
2546         /* Can we fit all of the mapping? */
2547         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
2548         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
2549                 return -EINVAL;
2550
2551         /* Ok, let it rip */
2552         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
2553 }
2554 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
2555
2556 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2557                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2558                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2559                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2560 {
2561         pte_t *pte, *mapped_pte;
2562         int err = 0;
2563         spinlock_t *ptl;
2564
2565         if (create) {
2566                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2567                         pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
2568                         pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2569                 if (!pte)
2570                         return -ENOMEM;
2571         } else {
2572                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2573                         pte_offset_kernel(pmd, addr) :
2574                         pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2575                 if (!pte)
2576                         return -EINVAL;
2577         }
2578
2579         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2580
2581         if (fn) {
2582                 do {
2583                         if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
2584                                 err = fn(pte++, addr, data);
2585                                 if (err)
2586                                         break;
2587                         }
2588                 } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2589         }
2590         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
2591
2592         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2593
2594         if (mm != &init_mm)
2595                 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2596         return err;
2597 }
2598
2599 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2600                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2601                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2602                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2603 {
2604         pmd_t *pmd;
2605         unsigned long next;
2606         int err = 0;
2607
2608         BUG_ON(pud_huge(*pud));
2609
2610         if (create) {
2611                 pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
2612                 if (!pmd)
2613                         return -ENOMEM;
2614         } else {
2615                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
2616         }
2617         do {
2618                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2619                 if (pmd_none(*pmd) && !create)
2620                         continue;
2621                 if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
2622                         return -EINVAL;
2623                 if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
2624                         if (!create)
2625                                 continue;
2626                         pmd_clear_bad(pmd);
2627                 }
2628                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2629                                          fn, data, create, mask);
2630                 if (err)
2631                         break;
2632         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2633
2634         return err;
2635 }
2636
2637 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2638                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2639                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2640                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2641 {
2642         pud_t *pud;
2643         unsigned long next;
2644         int err = 0;
2645
2646         if (create) {
2647                 pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
2648                 if (!pud)
2649                         return -ENOMEM;
2650         } else {
2651                 pud = pud_offset(p4d, addr);
2652         }
2653         do {
2654                 next = pud_addr_end(addr, end);
2655                 if (pud_none(*pud) && !create)
2656                         continue;
2657                 if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
2658                         return -EINVAL;
2659                 if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
2660                         if (!create)
2661                                 continue;
2662                         pud_clear_bad(pud);
2663                 }
2664                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2665                                          fn, data, create, mask);
2666                 if (err)
2667                         break;
2668         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2669
2670         return err;
2671 }
2672
2673 static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2674                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2675                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2676                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2677 {
2678         p4d_t *p4d;
2679         unsigned long next;
2680         int err = 0;
2681
2682         if (create) {
2683                 p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
2684                 if (!p4d)
2685                         return -ENOMEM;
2686         } else {
2687                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
2688         }
2689         do {
2690                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2691                 if (p4d_none(*p4d) && !create)
2692                         continue;
2693                 if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
2694                         return -EINVAL;
2695                 if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
2696                         if (!create)
2697                                 continue;
2698                         p4d_clear_bad(p4d);
2699                 }
2700                 err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2701                                          fn, data, create, mask);
2702                 if (err)
2703                         break;
2704         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2705
2706         return err;
2707 }
2708
2709 static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2710                                  unsigned long size, pte_fn_t fn,
2711                                  void *data, bool create)
2712 {
2713         pgd_t *pgd;
2714         unsigned long start = addr, next;
2715         unsigned long end = addr + size;
2716         pgtbl_mod_mask mask = 0;
2717         int err = 0;
2718
2719         if (WARN_ON(addr >= end))
2720                 return -EINVAL;
2721
2722         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2723         do {
2724                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2725                 if (pgd_none(*pgd) && !create)
2726                         continue;
2727                 if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
2728                         return -EINVAL;
2729                 if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
2730                         if (!create)
2731                                 continue;
2732                         pgd_clear_bad(pgd);
2733                 }
2734                 err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2735                                          fn, data, create, &mask);
2736                 if (err)
2737                         break;
2738         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2739
2740         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
2741                 arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);
2742
2743         return err;
2744 }
2745
2746 /*
2747  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
2748  * and calling a provided function on each leaf page table.
2749  */
2750 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2751                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2752 {
2753         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
2754 }
2755 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
2756
2757 /*
2758  * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
2759  * each leaf page table where it exists.
2760  *
2761  * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
2762  * where they are absent.
2763  */
2764 int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2765                                  unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2766 {
2767         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_existing_page_range);
2770
2771 /*
2772  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
2773  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
2774  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
2775  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
2776  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
2777  * and do_anonymous_page can safely check later on).
2778  */
2779 static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
2780 {
2781         int same = 1;
2782 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
2783         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
2784                 spin_lock(vmf->ptl);
2785                 same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
2786                 spin_unlock(vmf->ptl);
2787         }
2788 #endif
2789         pte_unmap(vmf->pte);
2790         vmf->pte = NULL;
2791         return same;
2792 }
2793
2794 /*
2795  * Return:
2796  *      0:              copied succeeded
2797  *      -EHWPOISON:     copy failed due to hwpoison in source page
2798  *      -EAGAIN:        copied failed (some other reason)
2799  */
2800 static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
2801                                       struct vm_fault *vmf)
2802 {
2803         int ret;
2804         void *kaddr;
2805         void __user *uaddr;
2806         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2807         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2808         unsigned long addr = vmf->address;
2809
2810         if (likely(src)) {
2811                 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma)) {
2812                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
2813                         return -EHWPOISON;
2814                 }
2815                 return 0;
2816         }
2817
2818         /*
2819          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
2820          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
2821          * just copying from the original user address. If that
2822          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
2823          */
2824         kaddr = kmap_atomic(dst);
2825         uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);
2826
2827         /*
2828          * On architectures with software "accessed" bits, we would
2829          * take a double page fault, so mark it accessed here.
2830          */
2831         vmf->pte = NULL;
2832         if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
2833                 pte_t entry;
2834
2835                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2836                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2837                         /*
2838                          * Other thread has already handled the fault
2839                          * and update local tlb only
2840                          */
2841                         if (vmf->pte)
2842                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
2843                         ret = -EAGAIN;
2844                         goto pte_unlock;
2845                 }
2846
2847                 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
2848                 if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
2849                         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
2850         }
2851
2852         /*
2853          * This really shouldn't fail, because the page is there
2854          * in the page tables. But it might just be unreadable,
2855          * in which case we just give up and fill the result with
2856          * zeroes.
2857          */
2858         if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
2859                 if (vmf->pte)
2860                         goto warn;
2861
2862                 /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
2863                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2864                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2865                         /* The PTE changed under us, update local tlb */
2866                         if (vmf->pte)
2867                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
2868                         ret = -EAGAIN;
2869                         goto pte_unlock;
2870                 }
2871
2872                 /*
2873                  * The same page can be mapped back since last copy attempt.
2874                  * Try to copy again under PTL.
2875                  */
2876                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
2877                         /*
2878                          * Give a warn in case there can be some obscure
2879                          * use-case
2880                          */
2881 warn:
2882                         WARN_ON_ONCE(1);
2883                         clear_page(kaddr);
2884                 }
2885         }
2886
2887         ret = 0;
2888
2889 pte_unlock:
2890         if (vmf->pte)
2891                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
2892         kunmap_atomic(kaddr);
2893         flush_dcache_page(dst);
2894
2895         return ret;
2896 }
2897
2898 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
2899 {
2900         struct file *vm_file = vma->vm_file;
2901
2902         if (vm_file)
2903                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
2904
2905         /*
2906          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
2907          * a default GFP_KERNEL for them.
2908          */
2909         return GFP_KERNEL;
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
2914  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
2915  *
2916  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
2917  */
2918 static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
2919 {
2920         vm_fault_t ret;
2921         unsigned int old_flags = vmf->flags;
2922
2923         vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
2924
2925         if (vmf->vma->vm_file &&
2926             IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
2927                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2928
2929         ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
2930         /* Restore original flags so that caller is not surprised */
2931         vmf->flags = old_flags;
2932         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
2933                 return ret;
2934         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
2935                 folio_lock(folio);
2936                 if (!folio->mapping) {
2937                         folio_unlock(folio);
2938                         return 0; /* retry */
2939                 }
2940                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
2941         } else
2942                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2943         return ret;
2944 }
2945
2946 /*
2947  * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
2948  *
2949  * The function expects the page to be locked and unlocks it.
2950  */
2951 static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
2952 {
2953         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2954         struct address_space *mapping;
2955         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
2956         bool dirtied;
2957         bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;
2958
2959         dirtied = folio_mark_dirty(folio);
2960         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
2961         /*
2962          * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
2963          * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
2964          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
2965          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
2966          */
2967         mapping = folio_raw_mapping(folio);
2968         folio_unlock(folio);
2969
2970         if (!page_mkwrite)
2971                 file_update_time(vma->vm_file);
2972
2973         /*
2974          * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
2975          *
2976          * mapping may be NULL here because some device drivers do not
2977          * set page.mapping but still dirty their pages
2978          *
2979          * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
2980          * is pinning the mapping, as per above.
2981          */
2982         if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
2983                 struct file *fpin;
2984
2985                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
2986                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
2987                 if (fpin) {
2988                         fput(fpin);
2989                         return VM_FAULT_COMPLETED;
2990                 }
2991         }
2992
2993         return 0;
2994 }
2995
2996 /*
2997  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
2998  *
2999  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
3000  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
3001  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
3002  * any related book-keeping.
3003  */
3004 static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf)
3005         __releases(vmf->ptl)
3006 {
3007         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3008         struct page *page = vmf->page;
3009         pte_t entry;
3010
3011         VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
3012         VM_BUG_ON(page && PageAnon(page) && !PageAnonExclusive(page));
3013
3014         /*
3015          * Clear the pages cpupid information as the existing
3016          * information potentially belongs to a now completely
3017          * unrelated process.
3018          */
3019         if (page)
3020                 page_cpupid_xchg_last(page, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
3021
3022         flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3023         entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3024         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3025         if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
3026                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3027         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3028         count_vm_event(PGREUSE);
3029 }
3030
3031 /*
3032  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
3033  * either due to COW or unsharing.
3034  *
3035  * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
3036  * without the ptl held.
3037  *
3038  * High level logic flow:
3039  *
3040  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
3041  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
3042  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
3043  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
3044  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
3045  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
3046  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
3047  */
3048 static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
3049 {
3050         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3051         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3052         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3053         struct folio *old_folio = NULL;
3054         struct folio *new_folio = NULL;
3055         pte_t entry;
3056         int page_copied = 0;
3057         struct mmu_notifier_range range;
3058         int ret;
3059
3060         delayacct_wpcopy_start();
3061
3062         if (vmf->page)
3063                 old_folio = page_folio(vmf->page);
3064         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
3065                 goto oom;
3066
3067         if (is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte))) {
3068                 new_folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, vmf->address);
3069                 if (!new_folio)
3070                         goto oom;
3071         } else {
3072                 new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma,
3073                                 vmf->address, false);
3074                 if (!new_folio)
3075                         goto oom;
3076
3077                 ret = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
3078                 if (ret) {
3079                         /*
3080                          * COW failed, if the fault was solved by other,
3081                          * it's fine. If not, userspace would re-fault on
3082                          * the same address and we will handle the fault
3083                          * from the second attempt.
3084                          * The -EHWPOISON case will not be retried.
3085                          */
3086                         folio_put(new_folio);
3087                         if (old_folio)
3088                                 folio_put(old_folio);
3089
3090                         delayacct_wpcopy_end();
3091                         return ret == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
3092                 }
3093                 kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
3094         }
3095
3096         if (mem_cgroup_charge(new_folio, mm, GFP_KERNEL))
3097                 goto oom_free_new;
3098         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
3099
3100         __folio_mark_uptodate(new_folio);
3101
3102         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
3103                                 vmf->address & PAGE_MASK,
3104                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
3105         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3106
3107         /*
3108          * Re-check the pte - we dropped the lock
3109          */
3110         vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
3111         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3112                 if (old_folio) {
3113                         if (!folio_test_anon(old_folio)) {
3114                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&old_folio->page));
3115                                 inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3116                         }
3117                 } else {
3118                         ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
3119                         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3120                 }
3121                 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3122                 entry = mk_pte(&new_folio->page, vma->vm_page_prot);
3123                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
3124                 if (unlikely(unshare)) {
3125                         if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3126                                 entry = pte_mksoft_dirty(entry);
3127                         if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3128                                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
3129                 } else {
3130                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3131                 }
3132
3133                 /*
3134                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
3135                  * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
3136                  * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
3137                  * that left a window where the new PTE could be loaded into
3138                  * some TLBs while the old PTE remains in others.
3139                  */
3140                 ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
3141                 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address);
3142                 folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
3143                 /*
3144                  * We call the notify macro here because, when using secondary
3145                  * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
3146                  * new page to be mapped directly into the secondary page table.
3147                  */
3148                 BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
3149                 set_pte_at_notify(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
3150                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3151                 if (old_folio) {
3152                         /*
3153                          * Only after switching the pte to the new page may
3154                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
3155                          * process may come and find the rmap count decremented
3156                          * before the pte is switched to the new page, and
3157                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
3158                          * here still points into it and can be read by other
3159                          * threads.
3160                          *
3161                          * The critical issue is to order this
3162                          * page_remove_rmap with the ptp_clear_flush above.
3163                          * Those stores are ordered by (if nothing else,)
3164                          * the barrier present in the atomic_add_negative
3165                          * in page_remove_rmap.
3166                          *
3167                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
3168                          * no process can access the old page before the
3169                          * decremented mapcount is visible. And the old page
3170                          * cannot be reused until after the decremented
3171                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
3172                          * old page will be flushed before it can be reused.
3173                          */
3174                         page_remove_rmap(vmf->page, vma, false);
3175                 }
3176
3177                 /* Free the old page.. */
3178                 new_folio = old_folio;
3179                 page_copied = 1;
3180                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3181         } else if (vmf->pte) {
3182                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
3183                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3184         }
3185
3186         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3187
3188         if (new_folio)
3189                 folio_put(new_folio);
3190         if (old_folio) {
3191                 if (page_copied)
3192                         free_swap_cache(&old_folio->page);
3193                 folio_put(old_folio);
3194         }
3195
3196         delayacct_wpcopy_end();
3197         return 0;
3198 oom_free_new:
3199         folio_put(new_folio);
3200 oom:
3201         if (old_folio)
3202                 folio_put(old_folio);
3203
3204         delayacct_wpcopy_end();
3205         return VM_FAULT_OOM;
3206 }
3207
3208 /**
3209  * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
3210  *                        writeable once the page is prepared
3211  *
3212  * @vmf: structure describing the fault
3213  *
3214  * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
3215  * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
3216  * It handles locking of PTE and modifying it.
3217  *
3218  * The function expects the page to be locked or other protection against
3219  * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
3220  *
3221  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
3222  * we acquired PTE lock.
3223  */
3224 vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf)
3225 {
3226         WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
3227         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3228                                        &vmf->ptl);
3229         if (!vmf->pte)
3230                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3231         /*
3232          * We might have raced with another page fault while we released the
3233          * pte_offset_map_lock.
3234          */
3235         if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
3236                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
3237                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3238                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3239         }
3240         wp_page_reuse(vmf);
3241         return 0;
3242 }
3243
3244 /*
3245  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
3246  * mapping
3247  */
3248 static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
3249 {
3250         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3251
3252         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
3253                 vm_fault_t ret;
3254
3255                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3256                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3257                         vma_end_read(vmf->vma);
3258                         return VM_FAULT_RETRY;
3259                 }
3260
3261                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
3262                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
3263                 if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
3264                         return ret;
3265                 return finish_mkwrite_fault(vmf);
3266         }
3267         wp_page_reuse(vmf);
3268         return 0;
3269 }
3270
3271 static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3272         __releases(vmf->ptl)
3273 {
3274         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3275         vm_fault_t ret = 0;
3276
3277         folio_get(folio);
3278
3279         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3280                 vm_fault_t tmp;
3281
3282                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3283                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3284                         folio_put(folio);
3285                         vma_end_read(vmf->vma);
3286                         return VM_FAULT_RETRY;
3287                 }
3288
3289                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
3290                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
3291                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3292                         folio_put(folio);
3293                         return tmp;
3294                 }
3295                 tmp = finish_mkwrite_fault(vmf);
3296                 if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
3297                         folio_unlock(folio);
3298                         folio_put(folio);
3299                         return tmp;
3300                 }
3301         } else {
3302                 wp_page_reuse(vmf);
3303                 folio_lock(folio);
3304         }
3305         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
3306         folio_put(folio);
3307
3308         return ret;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * This routine handles present pages, when
3313  * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
3314  * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
3315  *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
3316  *
3317  * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
3318  * shared-page counter for the old page.
3319  *
3320  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
3321  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
3322  * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
3323  * done any necessary COW.
3324  *
3325  * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
3326  * though the page will change only once the write actually happens. This
3327  * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
3328  *
3329  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3330  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
3331  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
3332  */
3333 static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
3334         __releases(vmf->ptl)
3335 {
3336         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3337         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3338         struct folio *folio = NULL;
3339
3340         if (likely(!unshare)) {
3341                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
3342                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3343                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
3344                 }
3345
3346                 /*
3347                  * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
3348                  * is flushed in this case before copying.
3349                  */
3350                 if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
3351                              mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
3352                         flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
3353         }
3354
3355         vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);
3356
3357         if (vmf->page)
3358                 folio = page_folio(vmf->page);
3359
3360         /*
3361          * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
3362          * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
3363          */
3364         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
3365                 /*
3366                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
3367                  * VM_PFNMAP VMA.
3368                  *
3369                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
3370                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
3371                  */
3372                 if (!vmf->page)
3373                         return wp_pfn_shared(vmf);
3374                 return wp_page_shared(vmf, folio);
3375         }
3376
3377         /*
3378          * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
3379          * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
3380          */
3381         if (folio && folio_test_anon(folio)) {
3382                 /*
3383                  * If the page is exclusive to this process we must reuse the
3384                  * page without further checks.
3385                  */
3386                 if (PageAnonExclusive(vmf->page))
3387                         goto reuse;
3388
3389                 /*
3390                  * We have to verify under folio lock: these early checks are
3391                  * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
3392                  * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
3393                  *
3394                  * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
3395                  */
3396                 if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
3397                         goto copy;
3398                 if (!folio_test_lru(folio))
3399                         /*
3400                          * We cannot easily detect+handle references from
3401                          * remote LRU caches or references to LRU folios.
3402                          */
3403                         lru_add_drain();
3404                 if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
3405                         goto copy;
3406                 if (!folio_trylock(folio))
3407                         goto copy;
3408                 if (folio_test_swapcache(folio))
3409                         folio_free_swap(folio);
3410                 if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
3411                         folio_unlock(folio);
3412                         goto copy;
3413                 }
3414                 /*
3415                  * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
3416                  * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
3417                  * sunglasses. Hit it.
3418                  */
3419                 page_move_anon_rmap(vmf->page, vma);
3420                 folio_unlock(folio);
3421 reuse:
3422                 if (unlikely(unshare)) {
3423                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3424                         return 0;
3425                 }
3426                 wp_page_reuse(vmf);
3427                 return 0;
3428         }
3429 copy:
3430         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) && !vma->anon_vma) {
3431                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3432                 vma_end_read(vmf->vma);
3433                 return VM_FAULT_RETRY;
3434         }
3435
3436         /*
3437          * Ok, we need to copy. Oh, well..
3438          */
3439         if (folio)
3440                 folio_get(folio);
3441
3442         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3443 #ifdef CONFIG_KSM
3444         if (folio && folio_test_ksm(folio))
3445                 count_vm_event(COW_KSM);
3446 #endif
3447         return wp_page_copy(vmf);
3448 }
3449
3450 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
3451                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
3452                 struct zap_details *details)
3453 {
3454         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
3455 }
3456
3457 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
3458                                             pgoff_t first_index,
3459                                             pgoff_t last_index,
3460                                             struct zap_details *details)
3461 {
3462         struct vm_area_struct *vma;
3463         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
3464
3465         vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
3466                 vba = vma->vm_pgoff;
3467                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
3468                 zba = max(first_index, vba);
3469                 zea = min(last_index, vea);
3470
3471                 unmap_mapping_range_vma(vma,
3472                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3473                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3474                                 details);
3475         }
3476 }
3477
3478 /**
3479  * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
3480  * @folio: The locked folio to be unmapped.
3481  *
3482  * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
3483  * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
3484  * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
3485  * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
3486  * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
3487  * to unmap it finally.
3488  */
3489 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
3490 {
3491         struct address_space *mapping = folio->mapping;
3492         struct zap_details details = { };
3493         pgoff_t first_index;
3494         pgoff_t last_index;
3495
3496         VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3497
3498         first_index = folio->index;
3499         last_index = folio_next_index(folio) - 1;
3500
3501         details.even_cows = false;
3502         details.single_folio = folio;
3503         details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
3504
3505         i_mmap_lock_read(mapping);
3506         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3507                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3508                                          last_index, &details);
3509         i_mmap_unlock_read(mapping);
3510 }
3511
3512 /**
3513  * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
3514  * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
3515  * @start: Index of first page to be unmapped.
3516  * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
3517  * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
3518  *
3519  * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
3520  * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
3521  * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
3522  * cache.
3523  */
3524 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
3525                 pgoff_t nr, bool even_cows)
3526 {
3527         struct zap_details details = { };
3528         pgoff_t first_index = start;
3529         pgoff_t last_index = start + nr - 1;
3530
3531         details.even_cows = even_cows;
3532         if (last_index < first_index)
3533                 last_index = ULONG_MAX;
3534
3535         i_mmap_lock_read(mapping);
3536         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3537                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3538                                          last_index, &details);
3539         i_mmap_unlock_read(mapping);
3540 }
3541 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);
3542
3543 /**
3544  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
3545  * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
3546  * file.
3547  *
3548  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
3549  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
3550  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
3551  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
3552  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
3553  * partial pages.
3554  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
3555  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
3556  * end of the file.
3557  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
3558  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
3559  */
3560 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
3561                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
3562 {
3563         pgoff_t hba = holebegin >> PAGE_SHIFT;
3564         pgoff_t hlen = (holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3565
3566         /* Check for overflow. */
3567         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
3568                 long long holeend =
3569                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3570                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
3571                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
3572         }
3573
3574         unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
3575 }
3576 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
3577
3578 /*
3579  * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
3580  */
3581 static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
3582 {
3583         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3584         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3585         struct mmu_notifier_range range;
3586         vm_fault_t ret;
3587
3588         /*
3589          * We need a reference to lock the folio because we don't hold
3590          * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
3591          * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
3592          * have been removed already. If it happens to have already
3593          * been re-allocated after being freed all we do is lock and
3594          * unlock it.
3595          */
3596         if (!folio_try_get(folio))
3597                 return 0;
3598
3599         ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3600         if (ret) {
3601                 folio_put(folio);
3602                 return ret;
3603         }
3604         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
3605                                 vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
3606                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
3607         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3608
3609         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3610                                 &vmf->ptl);
3611         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3612                 restore_exclusive_pte(vma, vmf->page, vmf->address, vmf->pte);
3613
3614         if (vmf->pte)
3615                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3616         folio_unlock(folio);
3617         folio_put(folio);
3618
3619         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3620         return 0;
3621 }
3622
3623 static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
3624                                            struct vm_area_struct *vma,
3625                                            unsigned int fault_flags)
3626 {
3627         if (!folio_test_swapcache(folio))
3628                 return false;
3629         if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
3630             folio_test_mlocked(folio))
3631                 return true;
3632         /*
3633          * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3634          * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3635          * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
3636          * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
3637          */
3638         return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
3639                 folio_ref_count(folio) == 2;
3640 }
3641
3642 static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
3643 {
3644         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
3645                                        vmf->address, &vmf->ptl);
3646         if (!vmf->pte)
3647                 return 0;
3648         /*
3649          * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
3650          * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
3651          *
3652          * This should also cover the case where e.g. the pte changed
3653          * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
3654          * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
3655          */
3656         if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
3657                 pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
3658         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3659         return 0;
3660 }
3661
3662 static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
3663 {
3664         if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
3665                 return do_anonymous_page(vmf);
3666         else
3667                 return do_fault(vmf);
3668 }
3669
3670 /*
3671  * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
3672  * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
3673  */
3674 static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
3675 {
3676         /*
3677          * Just in case there're leftover special ptes even after the region
3678          * got unregistered - we can simply clear them.
3679          */
3680         if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
3681                 return pte_marker_clear(vmf);
3682
3683         return do_pte_missing(vmf);
3684 }
3685
3686 static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
3687 {
3688         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3689         unsigned long marker = pte_marker_get(entry);
3690
3691         /*
3692          * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
3693          * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
3694          */
3695         if (WARN_ON_ONCE(!marker))
3696                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3697
3698         /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
3699         if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
3700                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3701
3702         if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
3703                 return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);
3704
3705         /* This is an unknown pte marker */
3706         return VM_FAULT_SIGBUS;
3707 }
3708
3709 /*
3710  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3711  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3712  * We return with pte unmapped and unlocked.
3713  *
3714  * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
3715  * as does filemap_fault().
3716  */
3717 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
3718 {
3719         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3720         struct folio *swapcache, *folio = NULL;
3721         struct page *page;
3722         struct swap_info_struct *si = NULL;
3723         rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
3724         bool exclusive = false;
3725         swp_entry_t entry;
3726         pte_t pte;
3727         vm_fault_t ret = 0;
3728         void *shadow = NULL;
3729
3730         if (!pte_unmap_same(vmf))
3731                 goto out;
3732
3733         entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3734         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
3735                 if (is_migration_entry(entry)) {
3736                         migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3737                                              vmf->address);
3738                 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
3739                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3740                         ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
3741                 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
3742                         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3743                                 /*
3744                                  * migrate_to_ram is not yet ready to operate
3745                                  * under VMA lock.
3746                                  */
3747                                 vma_end_read(vma);
3748                                 ret = VM_FAULT_RETRY;
3749                                 goto out;
3750                         }
3751
3752                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3753                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3754                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3755                         if (unlikely(!vmf->pte ||
3756                                      !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
3757                                                         vmf->orig_pte)))
3758                                 goto unlock;
3759
3760                         /*
3761                          * Get a page reference while we know the page can't be
3762                          * freed.
3763                          */
3764                         get_page(vmf->page);
3765                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3766                         ret = vmf->page->pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
3767                         put_page(vmf->page);
3768                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
3769                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3770                 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
3771                         ret = handle_pte_marker(vmf);
3772                 } else {
3773                         print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
3774                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3775                 }
3776                 goto out;
3777         }
3778
3779         /* Prevent swapoff from happening to us. */
3780         si = get_swap_device(entry);
3781         if (unlikely(!si))
3782                 goto out;
3783
3784         folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
3785         if (folio)
3786                 page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
3787         swapcache = folio;
3788
3789         if (!folio) {
3790                 if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
3791                     __swap_count(entry) == 1) {
3792                         /* skip swapcache */
3793                         folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0,
3794                                                 vma, vmf->address, false);
3795                         page = &folio->page;
3796                         if (folio) {
3797                                 __folio_set_locked(folio);
3798                                 __folio_set_swapbacked(folio);
3799
3800                                 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio,
3801                                                         vma->vm_mm, GFP_KERNEL,
3802                                                         entry)) {
3803                                         ret = VM_FAULT_OOM;
3804                                         goto out_page;
3805                                 }
3806                                 mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
3807
3808                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
3809                                 if (shadow)
3810                                         workingset_refault(folio, shadow);
3811
3812                                 folio_add_lru(folio);
3813
3814                                 /* To provide entry to swap_readpage() */
3815                                 folio->swap = entry;
3816                                 swap_readpage(page, true, NULL);
3817                                 folio->private = NULL;
3818                         }
3819                 } else {
3820                         page = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3821                                                 vmf);
3822                         if (page)
3823                                 folio = page_folio(page);
3824                         swapcache = folio;
3825                 }
3826
3827                 if (!folio) {
3828                         /*
3829                          * Back out if somebody else faulted in this pte
3830                          * while we released the pte lock.
3831                          */
3832                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3833                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3834                         if (likely(vmf->pte &&
3835                                    pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3836                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3837                         goto unlock;
3838                 }
3839
3840                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
3841                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3842                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3843                 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3844         } else if (PageHWPoison(page)) {
3845                 /*
3846                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
3847                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
3848                  */
3849                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3850                 goto out_release;
3851         }
3852
3853         ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3854         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
3855                 goto out_release;
3856
3857         if (swapcache) {
3858                 /*
3859                  * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
3860                  * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
3861                  * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
3862                  * swapcache, we need to check that the page's swap has not
3863                  * changed.
3864                  */
3865                 if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
3866                              page_swap_entry(page).val != entry.val))
3867                         goto out_page;
3868
3869                 /*
3870                  * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
3871                  * page->index of !PageKSM() pages would be nonlinear inside the
3872                  * anon VMA -- PageKSM() is lost on actual swapout.
3873                  */
3874                 page = ksm_might_need_to_copy(page, vma, vmf->address);
3875                 if (unlikely(!page)) {
3876                         ret = VM_FAULT_OOM;
3877                         goto out_page;
3878                 } else if (unlikely(PTR_ERR(page) == -EHWPOISON)) {
3879                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3880                         goto out_page;
3881                 }
3882                 folio = page_folio(page);
3883
3884                 /*
3885                  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3886                  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3887                  * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
3888                  * caches if required.
3889                  */
3890                 if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
3891                     !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
3892                         lru_add_drain();
3893         }
3894
3895         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
3896
3897         /*
3898          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
3899          */
3900         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3901                         &vmf->ptl);
3902         if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3903                 goto out_nomap;
3904
3905         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3906                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3907                 goto out_nomap;
3908         }
3909
3910         /*
3911          * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
3912          * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
3913          * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
3914          * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
3915          * check after taking the PT lock and making sure that nobody
3916          * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
3917          */
3918         BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
3919         BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
3920
3921         /*
3922          * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
3923          * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
3924          */
3925         if (!folio_test_ksm(folio)) {
3926                 exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
3927                 if (folio != swapcache) {
3928                         /*
3929                          * We have a fresh page that is not exposed to the
3930                          * swapcache -> certainly exclusive.
3931                          */
3932                         exclusive = true;
3933                 } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
3934                           data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
3935                         /*
3936                          * This is tricky: not all swap backends support
3937                          * concurrent page modifications while under writeback.
3938                          *
3939                          * So if we stumble over such a page in the swapcache
3940                          * we must not set the page exclusive, otherwise we can
3941                          * map it writable without further checks and modify it
3942                          * while still under writeback.
3943                          *
3944                          * For these problematic swap backends, simply drop the
3945                          * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
3946                          * writeback only if we fully unmapped the page and
3947                          * there are no unexpected references on the page after
3948                          * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
3949                          * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
3950                          * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
3951                          * it only R/O is fine.
3952                          */
3953                         exclusive = false;
3954                 }
3955         }
3956
3957         /*
3958          * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
3959          * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
3960          * so this must be called before swap_free().
3961          */
3962         arch_swap_restore(entry, folio);
3963
3964         /*
3965          * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
3966          * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
3967          * yet.
3968          */
3969         swap_free(entry);
3970         if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
3971                 folio_free_swap(folio);
3972
3973         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
3974         dec_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS);
3975         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
3976
3977         /*
3978          * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
3979          * certainly not shared either because we just allocated them without
3980          * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
3981          * exclusivity.
3982          */
3983         if (!folio_test_ksm(folio) &&
3984             (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
3985                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
3986                         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
3987                         vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
3988                 }
3989                 rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
3990         }
3991         flush_icache_page(vma, page);
3992         if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3993                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
3994         if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3995                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
3996         vmf->orig_pte = pte;
3997
3998         /* ksm created a completely new copy */
3999         if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
4000                 page_add_new_anon_rmap(page, vma, vmf->address);
4001                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4002         } else {
4003                 page_add_anon_rmap(page, vma, vmf->address, rmap_flags);
4004         }
4005
4006         VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
4007                         (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
4008         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
4009         arch_do_swap_page(vma->vm_mm, vma, vmf->address, pte, vmf->orig_pte);
4010
4011         folio_unlock(folio);
4012         if (folio != swapcache && swapcache) {
4013                 /*
4014                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
4015                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
4016                  * (to avoid false positives from pte_same). For
4017                  * further safety release the lock after the swap_free
4018                  * so that the swap count won't change under a
4019                  * parallel locked swapcache.
4020                  */
4021                 folio_unlock(swapcache);
4022                 folio_put(swapcache);
4023         }
4024
4025         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4026                 ret |= do_wp_page(vmf);
4027                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
4028                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
4029                 goto out;
4030         }
4031
4032         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4033         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4034 unlock:
4035         if (vmf->pte)
4036                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4037 out:
4038         if (si)
4039                 put_swap_device(si);
4040         return ret;
4041 out_nomap:
4042         if (vmf->pte)
4043                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4044 out_page:
4045         folio_unlock(folio);
4046 out_release:
4047         folio_put(folio);
4048         if (folio != swapcache && swapcache) {
4049                 folio_unlock(swapcache);
4050                 folio_put(swapcache);
4051         }
4052         if (si)
4053                 put_swap_device(si);
4054         return ret;
4055 }
4056
4057 /*
4058  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4059  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
4060  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
4061  */
4062 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
4063 {
4064         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4065         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4066         struct folio *folio;
4067         vm_fault_t ret = 0;
4068         pte_t entry;
4069
4070         /* File mapping without ->vm_ops ? */
4071         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
4072                 return VM_FAULT_SIGBUS;
4073
4074         /*
4075          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
4076          * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
4077          */
4078         if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
4079                 return VM_FAULT_OOM;
4080
4081         /* Use the zero-page for reads */
4082         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4083                         !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
4084                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
4085                                                 vma->vm_page_prot));
4086                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4087                                 vmf->address, &vmf->ptl);
4088                 if (!vmf->pte)
4089                         goto unlock;
4090                 if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4091                         update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4092                         goto unlock;
4093                 }
4094                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4095                 if (ret)
4096                         goto unlock;
4097                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4098                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4099                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4100                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4101                 }
4102                 goto setpte;
4103         }
4104
4105         /* Allocate our own private page. */
4106         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
4107                 goto oom;
4108         folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, vmf->address);
4109         if (!folio)
4110                 goto oom;
4111
4112         if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
4113                 goto oom_free_page;
4114         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
4115
4116         /*
4117          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
4118          * preceding stores to the page contents become visible before
4119          * the set_pte_at() write.
4120          */
4121         __folio_mark_uptodate(folio);
4122
4123         entry = mk_pte(&folio->page, vma->vm_page_prot);
4124         entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4125         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
4126                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4127
4128         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
4129                         &vmf->ptl);
4130         if (!vmf->pte)
4131                 goto release;
4132         if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4133                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4134                 goto release;
4135         }
4136
4137         ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4138         if (ret)
4139                 goto release;
4140
4141         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4142         if (userfaultfd_missing(vma)) {
4143                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4144                 folio_put(folio);
4145                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4146         }
4147
4148         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4149         folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, vmf->address);
4150         folio_add_lru_vma(folio, vma);
4151 setpte:
4152         if (uffd_wp)
4153                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4154         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
4155
4156         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4157         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4158 unlock:
4159         if (vmf->pte)
4160                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4161         return ret;
4162 release:
4163         folio_put(folio);
4164         goto unlock;
4165 oom_free_page:
4166         folio_put(folio);
4167 oom:
4168         return VM_FAULT_OOM;
4169 }
4170
4171 /*
4172  * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
4173  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
4174  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
4175  */
4176 static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
4177 {
4178         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4179         vm_fault_t ret;
4180
4181         /*
4182          * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
4183          * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
4184          *                              lock_page(A)
4185          *                              SetPageWriteback(A)
4186          *                              unlock_page(A)
4187          * lock_page(B)
4188          *                              lock_page(B)
4189          * pte_alloc_one
4190          *   shrink_page_list
4191          *     wait_on_page_writeback(A)
4192          *                              SetPageWriteback(B)
4193          *                              unlock_page(B)
4194          *                              # flush A, B to clear the writeback
4195          */
4196         if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
4197                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4198                 if (!vmf->prealloc_pte)
4199                         return VM_FAULT_OOM;
4200         }
4201
4202         ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
4203         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
4204                             VM_FAULT_DONE_COW)))
4205                 return ret;
4206
4207         if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
4208                 struct page *page = vmf->page;
4209                 vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
4210                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
4211                         if (page_mapped(page))
4212                                 unmap_mapping_pages(page_mapping(page),
4213                                                     page->index, 1, false);
4214                         /* Retry if a clean page was removed from the cache. */
4215                         if (invalidate_inode_page(page))
4216                                 poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
4217                         unlock_page(page);
4218                 }
4219                 put_page(page);
4220                 vmf->page = NULL;
4221                 return poisonret;
4222         }
4223
4224         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
4225                 lock_page(vmf->page);
4226         else
4227                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(vmf->page), vmf->page);
4228
4229         return ret;
4230 }
4231
4232 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4233 static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
4234 {
4235         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4236
4237         pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
4238         /*
4239          * We are going to consume the prealloc table,
4240          * count that as nr_ptes.
4241          */
4242         mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
4243         vmf->prealloc_pte = NULL;
4244 }
4245
4246 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4247 {
4248         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4249         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4250         unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
4251         pmd_t entry;
4252         vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;
4253
4254         if (!transhuge_vma_suitable(vma, haddr))
4255                 return ret;
4256
4257         page = compound_head(page);
4258         if (compound_order(page) != HPAGE_PMD_ORDER)
4259                 return ret;
4260
4261         /*
4262          * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
4263          * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
4264          * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
4265          * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
4266          */
4267         if (unlikely(PageHasHWPoisoned(page)))
4268                 return ret;
4269
4270         /*
4271          * Archs like ppc64 need additional space to store information
4272          * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
4273          */
4274         if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
4275                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4276                 if (!vmf->prealloc_pte)
4277                         return VM_FAULT_OOM;
4278         }
4279
4280         vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
4281         if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
4282                 goto out;
4283
4284         flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);
4285
4286         entry = mk_huge_pmd(page, vma->vm_page_prot);
4287         if (write)
4288                 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
4289
4290         add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page), HPAGE_PMD_NR);
4291         page_add_file_rmap(page, vma, true);
4292
4293         /*
4294          * deposit and withdraw with pmd lock held
4295          */
4296         if (arch_needs_pgtable_deposit())
4297                 deposit_prealloc_pte(vmf);
4298
4299         set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);
4300
4301         update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);
4302
4303         /* fault is handled */
4304         ret = 0;
4305         count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
4306 out:
4307         spin_unlock(vmf->ptl);
4308         return ret;
4309 }
4310 #else
4311 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4312 {
4313         return VM_FAULT_FALLBACK;
4314 }
4315 #endif
4316
4317 /**
4318  * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
4319  * @vmf: Fault decription.
4320  * @folio: The folio that contains @page.
4321  * @page: The first page to create a PTE for.
4322  * @nr: The number of PTEs to create.
4323  * @addr: The first address to create a PTE for.
4324  */
4325 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
4326                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
4327 {
4328         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4329         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4330         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4331         bool prefault = in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
4332         pte_t entry;
4333
4334         flush_icache_pages(vma, page, nr);
4335         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4336
4337         if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
4338                 entry = pte_mkold(entry);
4339         else
4340                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4341
4342         if (write)
4343                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4344         if (unlikely(uffd_wp))
4345                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4346         /* copy-on-write page */
4347         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4348                 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr);
4349                 VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
4350                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4351                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4352         } else {
4353                 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page), nr);
4354                 folio_add_file_rmap_range(folio, page, nr, vma, false);
4355         }
4356         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);
4357
4358         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
4359         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
4360 }
4361
4362 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
4363 {
4364         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
4365                 return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
4366
4367         return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
4368 }
4369
4370 /**
4371  * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
4372  *
4373  * @vmf: structure describing the fault
4374  *
4375  * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
4376  * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
4377  * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
4378  * addition.
4379  *
4380  * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
4381  * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
4382  *
4383  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
4384  */
4385 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
4386 {
4387         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4388         struct page *page;
4389         vm_fault_t ret;
4390
4391         /* Did we COW the page? */
4392         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4393                 page = vmf->cow_page;
4394         else
4395                 page = vmf->page;
4396
4397         /*
4398          * check even for read faults because we might have lost our CoWed
4399          * page
4400          */
4401         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4402                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4403                 if (ret)
4404                         return ret;
4405         }
4406
4407         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4408                 if (PageTransCompound(page)) {
4409                         ret = do_set_pmd(vmf, page);
4410                         if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
4411                                 return ret;
4412                 }
4413
4414                 if (vmf->prealloc_pte)
4415                         pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
4416                 else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
4417                         return VM_FAULT_OOM;
4418         }
4419
4420         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4421                                       vmf->address, &vmf->ptl);
4422         if (!vmf->pte)
4423                 return VM_FAULT_NOPAGE;
4424
4425         /* Re-check under ptl */
4426         if (likely(!vmf_pte_changed(vmf))) {
4427                 struct folio *folio = page_folio(page);
4428
4429                 set_pte_range(vmf, folio, page, 1, vmf->address);
4430                 ret = 0;
4431         } else {
4432                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4433                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4434         }
4435
4436         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4437         return ret;
4438 }
4439
4440 static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
4441         65536 >> PAGE_SHIFT;
4442
4443 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
4444 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
4445 {
4446         *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
4447         return 0;
4448 }
4449
4450 /*
4451  * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
4452  * what do_fault_around() expects to see.
4453  */
4454 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
4455 {
4456         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
4457                 return -EINVAL;
4458
4459         /*
4460          * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
4461          * at all. See should_fault_around().
4462          */
4463         fault_around_pages = max(rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT, 1UL);
4464
4465         return 0;
4466 }
4467 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
4468                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
4469
4470 static int __init fault_around_debugfs(void)
4471 {
4472         debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
4473                                    &fault_around_bytes_fops);
4474         return 0;
4475 }
4476 late_initcall(fault_around_debugfs);
4477 #endif
4478
4479 /*
4480  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
4481  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
4482  * faults to handle.
4483  *
4484  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
4485  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
4486  *
4487  * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
4488  * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
4489  *
4490  * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
4491  * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
4492  * to PTRS_PER_PTE.
4493  *
4494  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
4495  * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
4496  * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
4497  * that we don't cross page table boundaries.
4498  */
4499 static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4500 {
4501         pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
4502         pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
4503         /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
4504         pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
4505         pgoff_t from_pte, to_pte;
4506         vm_fault_t ret;
4507
4508         /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
4509         from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
4510                        pte_off - min(pte_off, vma_off));
4511
4512         /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
4513         to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
4514                       pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;
4515
4516         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4517                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
4518                 if (!vmf->prealloc_pte)
4519                         return VM_FAULT_OOM;
4520         }
4521
4522         rcu_read_lock();
4523         ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
4524                         vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
4525                         vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
4526         rcu_read_unlock();
4527
4528         return ret;
4529 }
4530
4531 /* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
4532 static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4533 {
4534         /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
4535         if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
4536                 return false;
4537
4538         if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
4539                 return false;
4540
4541         /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
4542         return fault_around_pages > 1;
4543 }
4544
4545 static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
4546 {
4547         vm_fault_t ret = 0;
4548         struct folio *folio;
4549
4550         /*
4551          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
4552          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
4553          * something).
4554          */
4555         if (should_fault_around(vmf)) {
4556                 ret = do_fault_around(vmf);
4557                 if (ret)
4558                         return ret;
4559         }
4560
4561         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
4562                 vma_end_read(vmf->vma);
4563                 return VM_FAULT_RETRY;
4564         }
4565
4566         ret = __do_fault(vmf);
4567         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4568                 return ret;
4569
4570         ret |= finish_fault(vmf);
4571         folio = page_folio(vmf->page);
4572         folio_unlock(folio);
4573         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4574                 folio_put(folio);
4575         return ret;
4576 }
4577
4578 static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
4579 {
4580         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4581         vm_fault_t ret;
4582
4583         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
4584                 vma_end_read(vma);
4585                 return VM_FAULT_RETRY;
4586         }
4587
4588         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
4589                 return VM_FAULT_OOM;
4590
4591         vmf->cow_page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, vmf->address);
4592         if (!vmf->cow_page)
4593                 return VM_FAULT_OOM;
4594
4595         if (mem_cgroup_charge(page_folio(vmf->cow_page), vma->vm_mm,
4596                                 GFP_KERNEL)) {
4597                 put_page(vmf->cow_page);
4598                 return VM_FAULT_OOM;
4599         }
4600         folio_throttle_swaprate(page_folio(vmf->cow_page), GFP_KERNEL);
4601
4602         ret = __do_fault(vmf);
4603         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4604                 goto uncharge_out;
4605         if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
4606                 return ret;
4607
4608         copy_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma);
4609         __SetPageUptodate(vmf->cow_page);
4610
4611         ret |= finish_fault(vmf);
4612         unlock_page(vmf->page);
4613         put_page(vmf->page);
4614         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4615                 goto uncharge_out;
4616         return ret;
4617 uncharge_out:
4618         put_page(vmf->cow_page);
4619         return ret;
4620 }
4621
4622 static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
4623 {
4624         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4625         vm_fault_t ret, tmp;
4626         struct folio *folio;
4627
4628         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
4629                 vma_end_read(vma);
4630                 return VM_FAULT_RETRY;
4631         }
4632
4633         ret = __do_fault(vmf);
4634         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4635                 return ret;
4636
4637         folio = page_folio(vmf->page);
4638
4639         /*
4640          * Check if the backing address space wants to know that the page is
4641          * about to become writable
4642          */
4643         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
4644                 folio_unlock(folio);
4645                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
4646                 if (unlikely(!tmp ||
4647                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
4648                         folio_put(folio);
4649                         return tmp;
4650                 }
4651         }
4652
4653         ret |= finish_fault(vmf);
4654         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
4655                                         VM_FAULT_RETRY))) {
4656                 folio_unlock(folio);
4657                 folio_put(folio);
4658                 return ret;
4659         }
4660
4661         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
4662         return ret;
4663 }
4664
4665 /*
4666  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4667  * but allow concurrent faults).
4668  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
4669  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
4670  * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
4671  * by other thread calling munmap()).
4672  */
4673 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
4674 {
4675         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4676         struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
4677         vm_fault_t ret;
4678
4679         /*
4680          * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
4681          */
4682         if (!vma->vm_ops->fault) {
4683                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
4684                                                vmf->address, &vmf->ptl);
4685                 if (unlikely(!vmf->pte))
4686                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4687                 else {
4688                         /*
4689                          * Make sure this is not a temporary clearing of pte
4690                          * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
4691                          * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
4692                          * we don't have concurrent modification by hardware
4693                          * followed by an update.
4694                          */
4695                         if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
4696                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4697                         else
4698                                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4699
4700                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4701                 }
4702         } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4703                 ret = do_read_fault(vmf);
4704         else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4705                 ret = do_cow_fault(vmf);
4706         else
4707                 ret = do_shared_fault(vmf);
4708
4709         /* preallocated pagetable is unused: free it */
4710         if (vmf->prealloc_pte) {
4711                 pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
4712                 vmf->prealloc_pte = NULL;
4713         }
4714         return ret;
4715 }
4716
4717 int numa_migrate_prep(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
4718                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags)
4719 {
4720         get_page(page);
4721
4722         /* Record the current PID acceesing VMA */
4723         vma_set_access_pid_bit(vma);
4724
4725         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
4726         if (page_nid == numa_node_id()) {
4727                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
4728                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
4729         }
4730
4731         return mpol_misplaced(page, vma, addr);
4732 }
4733
4734 static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
4735 {
4736         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4737         struct page *page = NULL;
4738         int page_nid = NUMA_NO_NODE;
4739         bool writable = false;
4740         int last_cpupid;
4741         int target_nid;
4742         pte_t pte, old_pte;
4743         int flags = 0;
4744
4745         /*
4746          * The "pte" at this point cannot be used safely without
4747          * validation through pte_unmap_same(). It's of NUMA type but
4748          * the pfn may be screwed if the read is non atomic.
4749          */
4750         spin_lock(vmf->ptl);
4751         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
4752                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4753                 goto out;
4754         }
4755
4756         /* Get the normal PTE  */
4757         old_pte = ptep_get(vmf->pte);
4758         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
4759
4760         /*
4761          * Detect now whether the PTE could be writable; this information
4762          * is only valid while holding the PT lock.
4763          */
4764         writable = pte_write(pte);
4765         if (!writable && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma) &&
4766             can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
4767                 writable = true;
4768
4769         page = vm_normal_page(vma, vmf->address, pte);
4770         if (!page || is_zone_device_page(page))
4771                 goto out_map;
4772
4773         /* TODO: handle PTE-mapped THP */
4774         if (PageCompound(page))
4775                 goto out_map;
4776
4777         /*
4778          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
4779          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
4780          * the case where a mapping is writable but the process never writes
4781          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
4782          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
4783          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
4784          */
4785         if (!writable)
4786                 flags |= TNF_NO_GROUP;
4787
4788         /*
4789          * Flag if the page is shared between multiple address spaces. This
4790          * is later used when determining whether to group tasks together
4791          */
4792         if (page_mapcount(page) > 1 && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
4793                 flags |= TNF_SHARED;
4794
4795         page_nid = page_to_nid(page);
4796         /*
4797          * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
4798          * to record page access time.  So use default value.
4799          */
4800         if ((sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
4801             !node_is_toptier(page_nid))
4802                 last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
4803         else
4804                 last_cpupid = page_cpupid_last(page);
4805         target_nid = numa_migrate_prep(page, vma, vmf->address, page_nid,
4806                         &flags);
4807         if (target_nid == NUMA_NO_NODE) {
4808                 put_page(page);
4809                 goto out_map;
4810         }
4811         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4812         writable = false;
4813
4814         /* Migrate to the requested node */
4815         if (migrate_misplaced_page(page, vma, target_nid)) {
4816                 page_nid = target_nid;
4817                 flags |= TNF_MIGRATED;
4818         } else {
4819                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
4820                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4821                                                vmf->address, &vmf->ptl);
4822                 if (unlikely(!vmf->pte))
4823                         goto out;
4824                 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
4825                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4826                         goto out;
4827                 }
4828                 goto out_map;
4829         }
4830
4831 out:
4832         if (page_nid != NUMA_NO_NODE)
4833                 task_numa_fault(last_cpupid, page_nid, 1, flags);
4834         return 0;
4835 out_map:
4836         /*
4837          * Make it present again, depending on how arch implements
4838          * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
4839          */
4840         old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, vmf->address, vmf->pte);
4841         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
4842         pte = pte_mkyoung(pte);
4843         if (writable)
4844                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
4845         ptep_modify_prot_commit(vma, vmf->address, vmf->pte, old_pte, pte);
4846         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4847         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4848         goto out;
4849 }
4850
4851 static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
4852 {
4853         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4854         if (vma_is_anonymous(vma))
4855                 return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
4856         if (vma->vm_ops->huge_fault)
4857                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
4858         return VM_FAULT_FALLBACK;
4859 }
4860
4861 /* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
4862 static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
4863 {
4864         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4865         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
4866         vm_fault_t ret;
4867
4868         if (vma_is_anonymous(vma)) {
4869                 if (likely(!unshare) &&
4870                     userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd))
4871                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
4872                 return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
4873         }
4874
4875         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
4876                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
4877                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
4878                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
4879                                 return ret;
4880                 }
4881         }
4882
4883         /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
4884         __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false, NULL);
4885
4886         return VM_FAULT_FALLBACK;
4887 }
4888
4889 static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
4890 {
4891 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
4892         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
4893         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4894         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
4895         if (vma_is_anonymous(vma))
4896                 return VM_FAULT_FALLBACK;
4897         if (vma->vm_ops->huge_fault)
4898                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
4899 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
4900         return VM_FAULT_FALLBACK;
4901 }
4902
4903 static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
4904 {
4905 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
4906         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
4907         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4908         vm_fault_t ret;
4909
4910         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
4911         if (vma_is_anonymous(vma))
4912                 goto split;
4913         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
4914                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
4915                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
4916                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
4917                                 return ret;
4918                 }
4919         }
4920 split:
4921         /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
4922         __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
4923 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
4924         return VM_FAULT_FALLBACK;
4925 }
4926
4927 /*
4928  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
4929  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
4930  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
4931  *
4932  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
4933  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
4934  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
4935  *
4936  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
4937  * concurrent faults).
4938  *
4939  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
4940  * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
4941  */
4942 static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
4943 {
4944         pte_t entry;
4945
4946         if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
4947                 /*
4948                  * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
4949                  * want to allocate huge page, and if we expose page table
4950                  * for an instant, it will be difficult to retract from
4951                  * concurrent faults and from rmap lookups.
4952                  */
4953                 vmf->pte = NULL;
4954                 vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
4955         } else {
4956                 /*
4957                  * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
4958                  * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
4959                  * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
4960                  * it into a huge pmd: just retry later if so.
4961                  */
4962                 vmf->pte = pte_offset_map_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
4963                                                  vmf->address, &vmf->ptl);
4964                 if (unlikely(!vmf->pte))
4965                         return 0;
4966                 vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
4967                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
4968
4969                 if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
4970                         pte_unmap(vmf->pte);
4971                         vmf->pte = NULL;
4972                 }
4973         }
4974
4975         if (!vmf->pte)
4976                 return do_pte_missing(vmf);
4977
4978         if (!pte_present(vmf->orig_pte))
4979                 return do_swap_page(vmf);
4980
4981         if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
4982                 return do_numa_page(vmf);
4983
4984         spin_lock(vmf->ptl);
4985         entry = vmf->orig_pte;
4986         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
4987                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
4988                 goto unlock;
4989         }
4990         if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
4991                 if (!pte_write(entry))
4992                         return do_wp_page(vmf);
4993                 else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4994                         entry = pte_mkdirty(entry);
4995         }
4996         entry = pte_mkyoung(entry);
4997         if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
4998                                 vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
4999                 update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
5000                                 vmf->pte, 1);
5001         } else {
5002                 /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
5003                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
5004                         goto unlock;
5005                 /*
5006                  * This is needed only for protection faults but the arch code
5007                  * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
5008                  * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
5009                  * with threads.
5010                  */
5011                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
5012                         flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
5013                                                      vmf->pte);
5014         }
5015 unlock:
5016         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5017         return 0;
5018 }
5019
5020 /*
5021  * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
5022  * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
5023  * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
5024  * and __folio_lock_or_retry().
5025  */
5026 static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
5027                 unsigned long address, unsigned int flags)
5028 {
5029         struct vm_fault vmf = {
5030                 .vma = vma,
5031                 .address = address & PAGE_MASK,
5032                 .real_address = address,
5033                 .flags = flags,
5034                 .pgoff = linear_page_index(vma, address),
5035                 .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
5036         };
5037         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5038         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
5039         pgd_t *pgd;
5040         p4d_t *p4d;
5041         vm_fault_t ret;
5042
5043         pgd = pgd_offset(mm, address);
5044         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
5045         if (!p4d)
5046                 return VM_FAULT_OOM;
5047
5048         vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
5049         if (!vmf.pud)
5050                 return VM_FAULT_OOM;
5051 retry_pud:
5052         if (pud_none(*vmf.pud) &&
5053             hugepage_vma_check(vma, vm_flags, false, true, true)) {
5054                 ret = create_huge_pud(&vmf);
5055                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5056                         return ret;
5057         } else {
5058                 pud_t orig_pud = *vmf.pud;
5059
5060                 barrier();
5061                 if (pud_trans_huge(orig_pud) || pud_devmap(orig_pud)) {
5062
5063                         /*
5064                          * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
5065                          * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
5066                          */
5067                         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
5068                                 ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
5069                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5070                                         return ret;
5071                         } else {
5072                                 huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
5073                                 return 0;
5074                         }
5075                 }
5076         }
5077
5078         vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
5079         if (!vmf.pmd)
5080                 return VM_FAULT_OOM;
5081
5082         /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
5083         if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
5084                 goto retry_pud;
5085
5086         if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
5087             hugepage_vma_check(vma, vm_flags, false, true, true)) {
5088                 ret = create_huge_pmd(&vmf);
5089                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5090                         return ret;
5091         } else {
5092                 vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);
5093
5094                 if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
5095                         VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5096                                           !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
5097                         if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
5098                                 pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
5099                         return 0;
5100                 }
5101                 if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd) || pmd_devmap(vmf.orig_pmd)) {
5102                         if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
5103                                 return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);
5104
5105                         if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
5106                             !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
5107                                 ret = wp_huge_pmd(&vmf);
5108                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5109                                         return ret;
5110                         } else {
5111                                 huge_pmd_set_accessed(&vmf);
5112                                 return 0;
5113                         }
5114                 }
5115         }
5116
5117         return handle_pte_fault(&vmf);
5118 }
5119
5120 /**
5121  * mm_account_fault - Do page fault accounting
5122  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
5123  * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
5124  *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
5125  *        the task who triggered this page fault.
5126  * @address: the faulted address.
5127  * @flags: the fault flags.
5128  * @ret: the fault retcode.
5129  *
5130  * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
5131  * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
5132  * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
5133  * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
5134  */
5135 static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
5136                                     unsigned long address, unsigned int flags,
5137                                     vm_fault_t ret)
5138 {
5139         bool major;
5140
5141         /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
5142         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
5143                 return;
5144
5145         /*
5146          * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
5147          * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
5148          * which ignore failed cases.
5149          */
5150         count_vm_event(PGFAULT);
5151         count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);
5152
5153         /*
5154          * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
5155          * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
5156          * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
5157          * counter.  We should use the hw profiling for that.
5158          */
5159         if (ret & VM_FAULT_ERROR)
5160                 return;
5161
5162         /*
5163          * We define the fault as a major fault when the final successful fault
5164          * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
5165          * handle it immediately previously).
5166          */
5167         major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);
5168
5169         if (major)
5170                 current->maj_flt++;
5171         else
5172                 current->min_flt++;
5173
5174         /*
5175          * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
5176          * accounting for the per thread fault counters who triggered the
5177          * fault, and we skip the perf event updates.
5178          */
5179         if (!regs)
5180                 return;
5181
5182         if (major)
5183                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
5184         else
5185                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
5186 }
5187
5188 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
5189 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5190 {
5191         /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
5192         current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
5193 }
5194
5195 static void lru_gen_exit_fault(void)
5196 {
5197         current->in_lru_fault = false;
5198 }
5199 #else
5200 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5201 {
5202 }
5203
5204 static void lru_gen_exit_fault(void)
5205 {
5206 }
5207 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5208
5209 static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
5210                                        unsigned int *flags)
5211 {
5212         if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5213                 if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5214                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5215                 /*
5216                  * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
5217                  * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
5218                  */
5219                 if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
5220                         *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
5221         } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
5222                 /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
5223                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
5224                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5225                 /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
5226                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
5227                                  !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
5228                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5229         }
5230 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5231         /*
5232          * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
5233          * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
5234          */
5235         if (WARN_ON_ONCE((*flags &
5236                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
5237                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
5238                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
5239 #endif
5240
5241         return 0;
5242 }
5243
5244 /*
5245  * By the time we get here, we already hold the mm semaphore
5246  *
5247  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5248  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5249  */
5250 vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5251                            unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
5252 {
5253         /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
5254         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5255         vm_fault_t ret;
5256
5257         __set_current_state(TASK_RUNNING);
5258
5259         ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
5260         if (ret)
5261                 goto out;
5262
5263         if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
5264                                             flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
5265                                             flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
5266                 ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
5267                 goto out;
5268         }
5269
5270         /*
5271          * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
5272          * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
5273          */
5274         if (flags & FAULT_FLAG_USER)
5275                 mem_cgroup_enter_user_fault();
5276
5277         lru_gen_enter_fault(vma);
5278
5279         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
5280                 ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
5281         else
5282                 ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);
5283
5284         lru_gen_exit_fault();
5285
5286         if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
5287                 mem_cgroup_exit_user_fault();
5288                 /*
5289                  * The task may have entered a memcg OOM situation but
5290                  * if the allocation error was handled gracefully (no
5291                  * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
5292                  * Just clean up the OOM state peacefully.
5293                  */
5294                 if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
5295                         mem_cgroup_oom_synchronize(false);
5296         }
5297 out:
5298         mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);
5299
5300         return ret;
5301 }
5302 EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);
5303
5304 #ifdef CONFIG_LOCK_MM_AND_FIND_VMA
5305 #include <linux/extable.h>
5306
5307 static inline bool get_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5308 {
5309         if (likely(mmap_read_trylock(mm)))
5310                 return true;
5311
5312         if (regs && !user_mode(regs)) {
5313                 unsigned long ip = instruction_pointer(regs);
5314                 if (!search_exception_tables(ip))
5315                         return false;
5316         }
5317
5318         return !mmap_read_lock_killable(mm);
5319 }
5320
5321 static inline bool mmap_upgrade_trylock(struct mm_struct *mm)
5322 {
5323         /*
5324          * We don't have this operation yet.
5325          *
5326          * It should be easy enough to do: it's basically a
5327          *    atomic_long_try_cmpxchg_acquire()
5328          * from RWSEM_READER_BIAS -> RWSEM_WRITER_LOCKED, but
5329          * it also needs the proper lockdep magic etc.
5330          */
5331         return false;
5332 }
5333
5334 static inline bool upgrade_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5335 {
5336         mmap_read_unlock(mm);
5337         if (regs && !user_mode(regs)) {
5338                 unsigned long ip = instruction_pointer(regs);
5339                 if (!search_exception_tables(ip))
5340                         return false;
5341         }
5342         return !mmap_write_lock_killable(mm);
5343 }
5344
5345 /*
5346  * Helper for page fault handling.
5347  *
5348  * This is kind of equivalend to "mmap_read_lock()" followed
5349  * by "find_extend_vma()", except it's a lot more careful about
5350  * the locking (and will drop the lock on failure).
5351  *
5352  * For example, if we have a kernel bug that causes a page
5353  * fault, we don't want to just use mmap_read_lock() to get
5354  * the mm lock, because that would deadlock if the bug were
5355  * to happen while we're holding the mm lock for writing.
5356  *
5357  * So this checks the exception tables on kernel faults in
5358  * order to only do this all for instructions that are actually
5359  * expected to fault.
5360  *
5361  * We can also actually take the mm lock for writing if we
5362  * need to extend the vma, which helps the VM layer a lot.
5363  */
5364 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
5365                         unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
5366 {
5367         struct vm_area_struct *vma;
5368
5369         if (!get_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5370                 return NULL;
5371
5372         vma = find_vma(mm, addr);
5373         if (likely(vma && (vma->vm_start <= addr)))
5374                 return vma;
5375
5376         /*
5377          * Well, dang. We might still be successful, but only
5378          * if we can extend a vma to do so.
5379          */
5380         if (!vma || !(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
5381                 mmap_read_unlock(mm);
5382                 return NULL;
5383         }
5384
5385         /*
5386          * We can try to upgrade the mmap lock atomically,
5387          * in which case we can continue to use the vma
5388          * we already looked up.
5389          *
5390          * Otherwise we'll have to drop the mmap lock and
5391          * re-take it, and also look up the vma again,
5392          * re-checking it.
5393          */
5394         if (!mmap_upgrade_trylock(mm)) {
5395                 if (!upgrade_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5396                         return NULL;
5397
5398                 vma = find_vma(mm, addr);
5399                 if (!vma)
5400                         goto fail;
5401                 if (vma->vm_start <= addr)
5402                         goto success;
5403                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
5404                         goto fail;
5405         }
5406
5407         if (expand_stack_locked(vma, addr))
5408                 goto fail;
5409
5410 success:
5411         mmap_write_downgrade(mm);
5412         return vma;
5413
5414 fail:
5415         mmap_write_unlock(mm);
5416         return NULL;
5417 }
5418 #endif
5419
5420 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5421 /*
5422  * Lookup and lock a VMA under RCU protection. Returned VMA is guaranteed to be
5423  * stable and not isolated. If the VMA is not found or is being modified the
5424  * function returns NULL.
5425  */
5426 struct vm_area_struct *lock_vma_under_rcu(struct mm_struct *mm,
5427                                           unsigned long address)
5428 {
5429         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, address, address);
5430         struct vm_area_struct *vma;
5431
5432         rcu_read_lock();
5433 retry:
5434         vma = mas_walk(&mas);
5435         if (!vma)
5436                 goto inval;
5437
5438         if (!vma_start_read(vma))
5439                 goto inval;
5440
5441         /*
5442          * find_mergeable_anon_vma uses adjacent vmas which are not locked.
5443          * This check must happen after vma_start_read(); otherwise, a
5444          * concurrent mremap() with MREMAP_DONTUNMAP could dissociate the VMA
5445          * from its anon_vma.
5446          */
5447         if (unlikely(vma_is_anonymous(vma) && !vma->anon_vma))
5448                 goto inval_end_read;
5449
5450         /* Check since vm_start/vm_end might change before we lock the VMA */
5451         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5452                 goto inval_end_read;
5453
5454         /* Check if the VMA got isolated after we found it */
5455         if (vma->detached) {
5456                 vma_end_read(vma);
5457                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_MISS);
5458                 /* The area was replaced with another one */
5459                 goto retry;
5460         }
5461
5462         rcu_read_unlock();
5463         return vma;
5464
5465 inval_end_read:
5466         vma_end_read(vma);
5467 inval:
5468         rcu_read_unlock();
5469         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_ABORT);
5470         return NULL;
5471 }
5472 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
5473
5474 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
5475 /*
5476  * Allocate p4d page table.
5477  * We've already handled the fast-path in-line.
5478  */
5479 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
5480 {
5481         p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
5482         if (!new)
5483                 return -ENOMEM;
5484
5485         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5486         if (pgd_present(*pgd)) {        /* Another has populated it */
5487                 p4d_free(mm, new);
5488         } else {
5489                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5490                 pgd_populate(mm, pgd, new);
5491         }
5492         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5493         return 0;
5494 }
5495 #endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */
5496
5497 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
5498 /*
5499  * Allocate page upper directory.
5500  * We've already handled the fast-path in-line.
5501  */
5502 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
5503 {
5504         pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
5505         if (!new)
5506                 return -ENOMEM;
5507
5508         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5509         if (!p4d_present(*p4d)) {
5510                 mm_inc_nr_puds(mm);
5511                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5512                 p4d_populate(mm, p4d, new);
5513         } else  /* Another has populated it */
5514                 pud_free(mm, new);
5515         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5516         return 0;
5517 }
5518 #endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */
5519
5520 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
5521 /*
5522  * Allocate page middle directory.
5523  * We've already handled the fast-path in-line.
5524  */
5525 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
5526 {
5527         spinlock_t *ptl;
5528         pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
5529         if (!new)
5530                 return -ENOMEM;
5531
5532         ptl = pud_lock(mm, pud);
5533         if (!pud_present(*pud)) {
5534                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5535                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5536                 pud_populate(mm, pud, new);
5537         } else {        /* Another has populated it */
5538                 pmd_free(mm, new);
5539         }
5540         spin_unlock(ptl);
5541         return 0;
5542 }
5543 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
5544
5545 /**
5546  * follow_pte - look up PTE at a user virtual address
5547  * @mm: the mm_struct of the target address space
5548  * @address: user virtual address
5549  * @ptepp: location to store found PTE
5550  * @ptlp: location to store the lock for the PTE
5551  *
5552  * On a successful return, the pointer to the PTE is stored in @ptepp;
5553  * the corresponding lock is taken and its location is stored in @ptlp.
5554  * The contents of the PTE are only stable until @ptlp is released;
5555  * any further use, if any, must be protected against invalidation
5556  * with MMU notifiers.
5557  *
5558  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
5559  * should be taken for read.
5560  *
5561  * KVM uses this function.  While it is arguably less bad than ``follow_pfn``,
5562  * it is not a good general-purpose API.
5563  *
5564  * Return: zero on success, -ve otherwise.
5565  */
5566 int follow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5567                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp)
5568 {
5569         pgd_t *pgd;
5570         p4d_t *p4d;
5571         pud_t *pud;
5572         pmd_t *pmd;
5573         pte_t *ptep;
5574
5575         pgd = pgd_offset(mm, address);
5576         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
5577                 goto out;
5578
5579         p4d = p4d_offset(pgd, address);
5580         if (p4d_none(*p4d) || unlikely(p4d_bad(*p4d)))
5581                 goto out;
5582
5583         pud = pud_offset(p4d, address);
5584         if (pud_none(*pud) || unlikely(pud_bad(*pud)))
5585                 goto out;
5586
5587         pmd = pmd_offset(pud, address);
5588         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
5589
5590         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp);
5591         if (!ptep)
5592                 goto out;
5593         if (!pte_present(ptep_get(ptep)))
5594                 goto unlock;
5595         *ptepp = ptep;
5596         return 0;
5597 unlock:
5598         pte_unmap_unlock(ptep, *ptlp);
5599 out:
5600         return -EINVAL;
5601 }
5602 EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pte);
5603
5604 /**
5605  * follow_pfn - look up PFN at a user virtual address
5606  * @vma: memory mapping
5607  * @address: user virtual address
5608  * @pfn: location to store found PFN
5609  *
5610  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.
5611  *
5612  * This function does not allow the caller to read the permissions
5613  * of the PTE.  Do not use it.
5614  *
5615  * Return: zero and the pfn at @pfn on success, -ve otherwise.
5616  */
5617 int follow_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5618         unsigned long *pfn)
5619 {
5620         int ret = -EINVAL;
5621         spinlock_t *ptl;
5622         pte_t *ptep;
5623
5624         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5625                 return ret;
5626
5627         ret = follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl);
5628         if (ret)
5629                 return ret;
5630         *pfn = pte_pfn(ptep_get(ptep));
5631         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5632         return 0;
5633 }
5634 EXPORT_SYMBOL(follow_pfn);
5635
5636 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5637 int follow_phys(struct vm_area_struct *vma,
5638                 unsigned long address, unsigned int flags,
5639                 unsigned long *prot, resource_size_t *phys)
5640 {
5641         int ret = -EINVAL;
5642         pte_t *ptep, pte;
5643         spinlock_t *ptl;
5644
5645         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5646                 goto out;
5647
5648         if (follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl))
5649                 goto out;
5650         pte = ptep_get(ptep);
5651
5652         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5653                 goto unlock;
5654
5655         *prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5656         *phys = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5657
5658         ret = 0;
5659 unlock:
5660         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5661 out:
5662         return ret;
5663 }
5664
5665 /**
5666  * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
5667  * @vma: the vma to access
5668  * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
5669  * @buf: buffer to read/write
5670  * @len: length of transfer
5671  * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
5672  *
5673  * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
5674  * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
5675  * not page based.
5676  */
5677 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
5678                         void *buf, int len, int write)
5679 {
5680         resource_size_t phys_addr;
5681         unsigned long prot = 0;
5682         void __iomem *maddr;
5683         pte_t *ptep, pte;
5684         spinlock_t *ptl;
5685         int offset = offset_in_page(addr);
5686         int ret = -EINVAL;
5687
5688         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5689                 return -EINVAL;
5690
5691 retry:
5692         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
5693                 return -EINVAL;
5694         pte = ptep_get(ptep);
5695         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5696
5697         prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5698         phys_addr = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5699
5700         if ((write & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5701                 return -EINVAL;
5702
5703         maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
5704         if (!maddr)
5705                 return -ENOMEM;
5706
5707         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
5708                 goto out_unmap;
5709
5710         if (!pte_same(pte, ptep_get(ptep))) {
5711                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5712                 iounmap(maddr);
5713
5714                 goto retry;
5715         }
5716
5717         if (write)
5718                 memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
5719         else
5720                 memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
5721         ret = len;
5722         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5723 out_unmap:
5724         iounmap(maddr);
5725
5726         return ret;
5727 }
5728 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
5729 #endif
5730
5731 /*
5732  * Access another process' address space as given in mm.
5733  */
5734 int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, void *buf,
5735                        int len, unsigned int gup_flags)
5736 {
5737         void *old_buf = buf;
5738         int write = gup_flags & FOLL_WRITE;
5739
5740         if (mmap_read_lock_killable(mm))
5741                 return 0;
5742
5743         /* Untag the address before looking up the VMA */
5744         addr = untagged_addr_remote(mm, addr);
5745
5746         /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
5747         if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
5748                 return 0;
5749
5750         /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
5751         while (len) {
5752                 int bytes, offset;
5753                 void *maddr;
5754                 struct vm_area_struct *vma = NULL;
5755                 struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
5756                                                              gup_flags, &vma);
5757
5758                 if (IS_ERR_OR_NULL(page)) {
5759                         /* We might need to expand the stack to access it */
5760                         vma = vma_lookup(mm, addr);
5761                         if (!vma) {
5762                                 vma = expand_stack(mm, addr);
5763
5764                                 /* mmap_lock was dropped on failure */
5765                                 if (!vma)
5766                                         return buf - old_buf;
5767
5768                                 /* Try again if stack expansion worked */
5769                                 continue;
5770                         }
5771
5772
5773                         /*
5774                          * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
5775                          * we can access using slightly different code.
5776                          */
5777                         bytes = 0;
5778 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5779                         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
5780                                 bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
5781                                                             len, write);
5782 #endif
5783                         if (bytes <= 0)
5784                                 break;
5785                 } else {
5786                         bytes = len;
5787                         offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
5788                         if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
5789                                 bytes = PAGE_SIZE-offset;
5790
5791                         maddr = kmap(page);
5792                         if (write) {
5793                                 copy_to_user_page(vma, page, addr,
5794                                                   maddr + offset, buf, bytes);
5795                                 set_page_dirty_lock(page);
5796                         } else {
5797                                 copy_from_user_page(vma, page, addr,
5798                                                     buf, maddr + offset, bytes);
5799                         }
5800                         kunmap(page);
5801                         put_page(page);
5802                 }
5803                 len -= bytes;
5804                 buf += bytes;
5805                 addr += bytes;
5806         }
5807         mmap_read_unlock(mm);
5808
5809         return buf - old_buf;
5810 }
5811
5812 /**
5813  * access_remote_vm - access another process' address space
5814  * @mm:         the mm_struct of the target address space
5815  * @addr:       start address to access
5816  * @buf:        source or destination buffer
5817  * @len:        number of bytes to transfer
5818  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
5819  *
5820  * The caller must hold a reference on @mm.
5821  *
5822  * Return: number of bytes copied from source to destination.
5823  */
5824 int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
5825                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5826 {
5827         return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
5828 }
5829
5830 /*
5831  * Access another process' address space.
5832  * Source/target buffer must be kernel space,
5833  * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
5834  */
5835 int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
5836                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5837 {
5838         struct mm_struct *mm;
5839         int ret;
5840
5841         mm = get_task_mm(tsk);
5842         if (!mm)
5843                 return 0;
5844
5845         ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
5846
5847         mmput(mm);
5848
5849         return ret;
5850 }
5851 EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);
5852
5853 /*
5854  * Print the name of a VMA.
5855  */
5856 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
5857 {
5858         struct mm_struct *mm = current->mm;
5859         struct vm_area_struct *vma;
5860
5861         /*
5862          * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
5863          */
5864         if (!mmap_read_trylock(mm))
5865                 return;
5866
5867         vma = find_vma(mm, ip);
5868         if (vma && vma->vm_file) {
5869                 struct file *f = vma->vm_file;
5870                 char *buf = (char *)__get_free_page(GFP_NOWAIT);
5871                 if (buf) {
5872                         char *p;
5873
5874                         p = file_path(f, buf, PAGE_SIZE);
5875                         if (IS_ERR(p))
5876                                 p = "?";
5877                         printk("%s%s[%lx+%lx]", prefix, kbasename(p),
5878                                         vma->vm_start,
5879                                         vma->vm_end - vma->vm_start);
5880                         free_page((unsigned long)buf);
5881                 }
5882         }
5883         mmap_read_unlock(mm);
5884 }
5885
5886 #if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
5887 void __might_fault(const char *file, int line)
5888 {
5889         if (pagefault_disabled())
5890                 return;
5891         __might_sleep(file, line);
5892 #if defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
5893         if (current->mm)
5894                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
5895 #endif
5896 }
5897 EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
5898 #endif
5899
5900 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
5901 /*
5902  * Process all subpages of the specified huge page with the specified
5903  * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
5904  * cache lines hot.
5905  */
5906 static inline int process_huge_page(
5907         unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page,
5908         int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
5909         void *arg)
5910 {
5911         int i, n, base, l, ret;
5912         unsigned long addr = addr_hint &
5913                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
5914
5915         /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
5916         might_sleep();
5917         n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
5918         if (2 * n <= pages_per_huge_page) {
5919                 /* If target subpage in first half of huge page */
5920                 base = 0;
5921                 l = n;
5922                 /* Process subpages at the end of huge page */
5923                 for (i = pages_per_huge_page - 1; i >= 2 * n; i--) {
5924                         cond_resched();
5925                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
5926                         if (ret)
5927                                 return ret;
5928                 }
5929         } else {
5930                 /* If target subpage in second half of huge page */
5931                 base = pages_per_huge_page - 2 * (pages_per_huge_page - n);
5932                 l = pages_per_huge_page - n;
5933                 /* Process subpages at the begin of huge page */
5934                 for (i = 0; i < base; i++) {
5935                         cond_resched();
5936                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
5937                         if (ret)
5938                                 return ret;
5939                 }
5940         }
5941         /*
5942          * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
5943          * towards the target subpage
5944          */
5945         for (i = 0; i < l; i++) {
5946                 int left_idx = base + i;
5947                 int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;
5948
5949                 cond_resched();
5950                 ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
5951                 if (ret)
5952                         return ret;
5953                 cond_resched();
5954                 ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
5955                 if (ret)
5956                         return ret;
5957         }
5958         return 0;
5959 }
5960
5961 static void clear_gigantic_page(struct page *page,
5962                                 unsigned long addr,
5963                                 unsigned int pages_per_huge_page)
5964 {
5965         int i;
5966         struct page *p;
5967
5968         might_sleep();
5969         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
5970                 p = nth_page(page, i);
5971                 cond_resched();
5972                 clear_user_highpage(p, addr + i * PAGE_SIZE);
5973         }
5974 }
5975
5976 static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
5977 {
5978         struct page *page = arg;
5979
5980         clear_user_highpage(page + idx, addr);
5981         return 0;
5982 }
5983
5984 void clear_huge_page(struct page *page,
5985                      unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page)
5986 {
5987         unsigned long addr = addr_hint &
5988                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
5989
5990         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
5991                 clear_gigantic_page(page, addr, pages_per_huge_page);
5992                 return;
5993         }
5994
5995         process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, clear_subpage, page);
5996 }
5997
5998 static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
5999                                      unsigned long addr,
6000                                      struct vm_area_struct *vma,
6001                                      unsigned int pages_per_huge_page)
6002 {
6003         int i;
6004         struct page *dst_page;
6005         struct page *src_page;
6006
6007         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6008                 dst_page = folio_page(dst, i);
6009                 src_page = folio_page(src, i);
6010
6011                 cond_resched();
6012                 if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
6013                                           addr + i*PAGE_SIZE, vma)) {
6014                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src_page), 0);
6015                         return -EHWPOISON;
6016                 }
6017         }
6018         return 0;
6019 }
6020
6021 struct copy_subpage_arg {
6022         struct page *dst;
6023         struct page *src;
6024         struct vm_area_struct *vma;
6025 };
6026
6027 static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6028 {
6029         struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
6030
6031         if (copy_mc_user_highpage(copy_arg->dst + idx, copy_arg->src + idx,
6032                                   addr, copy_arg->vma)) {
6033                 memory_failure_queue(page_to_pfn(copy_arg->src + idx), 0);
6034                 return -EHWPOISON;
6035         }
6036         return 0;
6037 }
6038
6039 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
6040                           unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
6041 {
6042         unsigned int pages_per_huge_page = folio_nr_pages(dst);
6043         unsigned long addr = addr_hint &
6044                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6045         struct copy_subpage_arg arg = {
6046                 .dst = &dst->page,
6047                 .src = &src->page,
6048                 .vma = vma,
6049         };
6050
6051         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES))
6052                 return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr, vma,
6053                                                pages_per_huge_page);
6054
6055         return process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, copy_subpage, &arg);
6056 }
6057
6058 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
6059                            const void __user *usr_src,
6060                            bool allow_pagefault)
6061 {
6062         void *kaddr;
6063         unsigned long i, rc = 0;
6064         unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
6065         unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
6066         struct page *subpage;
6067
6068         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
6069                 subpage = folio_page(dst_folio, i);
6070                 kaddr = kmap_local_page(subpage);
6071                 if (!allow_pagefault)
6072                         pagefault_disable();
6073                 rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
6074                 if (!allow_pagefault)
6075                         pagefault_enable();
6076                 kunmap_local(kaddr);
6077
6078                 ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
6079                 if (rc)
6080                         break;
6081
6082                 flush_dcache_page(subpage);
6083
6084                 cond_resched();
6085         }
6086         return ret_val;
6087 }
6088 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
6089
6090 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
6091
6092 static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;
6093
6094 void __init ptlock_cache_init(void)
6095 {
6096         page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
6097                         SLAB_PANIC, NULL);
6098 }
6099
6100 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
6101 {
6102         spinlock_t *ptl;
6103
6104         ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
6105         if (!ptl)
6106                 return false;
6107         ptdesc->ptl = ptl;
6108         return true;
6109 }
6110
6111 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
6112 {
6113         kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
6114 }
6115 #endif