Merge tag 'timers-v6.9-rc1' of https://git.linaro.org/people/daniel.lezcano/linux...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memory.c
1
2 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
3 /*
4  *  linux/mm/memory.c
5  *
6  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
7  */
8
9 /*
10  * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
11  * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
12  */
13
14 /*
15  * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
16  * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
17  *
18  * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
19  * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
20  * far as I could see.
21  *
22  * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
23  */
24
25 /*
26  * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
27  * thought has to go into this. Oh, well..
28  * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
29  *              Found it. Everything seems to work now.
30  * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
31  */
32
33 /*
34  * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
35  *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
36  *
37  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
38  *              (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
39  *
40  * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
41  */
42
43 #include <linux/kernel_stat.h>
44 #include <linux/mm.h>
45 #include <linux/mm_inline.h>
46 #include <linux/sched/mm.h>
47 #include <linux/sched/coredump.h>
48 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
49 #include <linux/sched/task.h>
50 #include <linux/hugetlb.h>
51 #include <linux/mman.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/highmem.h>
54 #include <linux/pagemap.h>
55 #include <linux/memremap.h>
56 #include <linux/kmsan.h>
57 #include <linux/ksm.h>
58 #include <linux/rmap.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/delayacct.h>
61 #include <linux/init.h>
62 #include <linux/pfn_t.h>
63 #include <linux/writeback.h>
64 #include <linux/memcontrol.h>
65 #include <linux/mmu_notifier.h>
66 #include <linux/swapops.h>
67 #include <linux/elf.h>
68 #include <linux/gfp.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/string.h>
71 #include <linux/memory-tiers.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/userfaultfd_k.h>
74 #include <linux/dax.h>
75 #include <linux/oom.h>
76 #include <linux/numa.h>
77 #include <linux/perf_event.h>
78 #include <linux/ptrace.h>
79 #include <linux/vmalloc.h>
80 #include <linux/sched/sysctl.h>
81
82 #include <trace/events/kmem.h>
83
84 #include <asm/io.h>
85 #include <asm/mmu_context.h>
86 #include <asm/pgalloc.h>
87 #include <linux/uaccess.h>
88 #include <asm/tlb.h>
89 #include <asm/tlbflush.h>
90
91 #include "pgalloc-track.h"
92 #include "internal.h"
93 #include "swap.h"
94
95 #if defined(LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS) && !defined(CONFIG_COMPILE_TEST)
96 #warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
97 #endif
98
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100 unsigned long max_mapnr;
101 EXPORT_SYMBOL(max_mapnr);
102
103 struct page *mem_map;
104 EXPORT_SYMBOL(mem_map);
105 #endif
106
107 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf);
108 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf);
109 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf);
110
111 /*
112  * Return true if the original pte was a uffd-wp pte marker (so the pte was
113  * wr-protected).
114  */
115 static bool vmf_orig_pte_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
116 {
117         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID))
118                 return false;
119
120         return pte_marker_uffd_wp(vmf->orig_pte);
121 }
122
123 /*
124  * A number of key systems in x86 including ioremap() rely on the assumption
125  * that high_memory defines the upper bound on direct map memory, then end
126  * of ZONE_NORMAL.
127  */
128 void *high_memory;
129 EXPORT_SYMBOL(high_memory);
130
131 /*
132  * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
133  *
134  * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
135  *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
136  */
137 int randomize_va_space __read_mostly =
138 #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
139                                         1;
140 #else
141                                         2;
142 #endif
143
144 #ifndef arch_wants_old_prefaulted_pte
145 static inline bool arch_wants_old_prefaulted_pte(void)
146 {
147         /*
148          * Transitioning a PTE from 'old' to 'young' can be expensive on
149          * some architectures, even if it's performed in hardware. By
150          * default, "false" means prefaulted entries will be 'young'.
151          */
152         return false;
153 }
154 #endif
155
156 static int __init disable_randmaps(char *s)
157 {
158         randomize_va_space = 0;
159         return 1;
160 }
161 __setup("norandmaps", disable_randmaps);
162
163 unsigned long zero_pfn __read_mostly;
164 EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);
165
166 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
167
168 /*
169  * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
170  */
171 static int __init init_zero_pfn(void)
172 {
173         zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
174         return 0;
175 }
176 early_initcall(init_zero_pfn);
177
178 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member)
179 {
180         trace_rss_stat(mm, member);
181 }
182
183 /*
184  * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
185  * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
186  */
187 static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
188                            unsigned long addr)
189 {
190         pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
191         pmd_clear(pmd);
192         pte_free_tlb(tlb, token, addr);
193         mm_dec_nr_ptes(tlb->mm);
194 }
195
196 static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
197                                 unsigned long addr, unsigned long end,
198                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
199 {
200         pmd_t *pmd;
201         unsigned long next;
202         unsigned long start;
203
204         start = addr;
205         pmd = pmd_offset(pud, addr);
206         do {
207                 next = pmd_addr_end(addr, end);
208                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
209                         continue;
210                 free_pte_range(tlb, pmd, addr);
211         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
212
213         start &= PUD_MASK;
214         if (start < floor)
215                 return;
216         if (ceiling) {
217                 ceiling &= PUD_MASK;
218                 if (!ceiling)
219                         return;
220         }
221         if (end - 1 > ceiling - 1)
222                 return;
223
224         pmd = pmd_offset(pud, start);
225         pud_clear(pud);
226         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
227         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
228 }
229
230 static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d,
231                                 unsigned long addr, unsigned long end,
232                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
233 {
234         pud_t *pud;
235         unsigned long next;
236         unsigned long start;
237
238         start = addr;
239         pud = pud_offset(p4d, addr);
240         do {
241                 next = pud_addr_end(addr, end);
242                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
243                         continue;
244                 free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
245         } while (pud++, addr = next, addr != end);
246
247         start &= P4D_MASK;
248         if (start < floor)
249                 return;
250         if (ceiling) {
251                 ceiling &= P4D_MASK;
252                 if (!ceiling)
253                         return;
254         }
255         if (end - 1 > ceiling - 1)
256                 return;
257
258         pud = pud_offset(p4d, start);
259         p4d_clear(p4d);
260         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
261         mm_dec_nr_puds(tlb->mm);
262 }
263
264 static inline void free_p4d_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
265                                 unsigned long addr, unsigned long end,
266                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
267 {
268         p4d_t *p4d;
269         unsigned long next;
270         unsigned long start;
271
272         start = addr;
273         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
274         do {
275                 next = p4d_addr_end(addr, end);
276                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
277                         continue;
278                 free_pud_range(tlb, p4d, addr, next, floor, ceiling);
279         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
280
281         start &= PGDIR_MASK;
282         if (start < floor)
283                 return;
284         if (ceiling) {
285                 ceiling &= PGDIR_MASK;
286                 if (!ceiling)
287                         return;
288         }
289         if (end - 1 > ceiling - 1)
290                 return;
291
292         p4d = p4d_offset(pgd, start);
293         pgd_clear(pgd);
294         p4d_free_tlb(tlb, p4d, start);
295 }
296
297 /*
298  * This function frees user-level page tables of a process.
299  */
300 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
301                         unsigned long addr, unsigned long end,
302                         unsigned long floor, unsigned long ceiling)
303 {
304         pgd_t *pgd;
305         unsigned long next;
306
307         /*
308          * The next few lines have given us lots of grief...
309          *
310          * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
311          * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
312          * go all the way down to the bottom just to discover that.
313          *
314          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
315          * of the address space and the top of it (using -1 for the
316          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
317          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
318          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
319          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
320          * that end 0 case should be mythical).
321          *
322          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
323          * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
324          * subsequent tests.  But what about where end is brought down
325          * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
326          *
327          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
328          * masks at different levels, in order to test whether a table
329          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
330          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
331          */
332
333         addr &= PMD_MASK;
334         if (addr < floor) {
335                 addr += PMD_SIZE;
336                 if (!addr)
337                         return;
338         }
339         if (ceiling) {
340                 ceiling &= PMD_MASK;
341                 if (!ceiling)
342                         return;
343         }
344         if (end - 1 > ceiling - 1)
345                 end -= PMD_SIZE;
346         if (addr > end - 1)
347                 return;
348         /*
349          * We add page table cache pages with PAGE_SIZE,
350          * (see pte_free_tlb()), flush the tlb if we need
351          */
352         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
353         pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
354         do {
355                 next = pgd_addr_end(addr, end);
356                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
357                         continue;
358                 free_p4d_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
359         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
360 }
361
362 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
363                    struct vm_area_struct *vma, unsigned long floor,
364                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked)
365 {
366         do {
367                 unsigned long addr = vma->vm_start;
368                 struct vm_area_struct *next;
369
370                 /*
371                  * Note: USER_PGTABLES_CEILING may be passed as ceiling and may
372                  * be 0.  This will underflow and is okay.
373                  */
374                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
375                 if (unlikely(xa_is_zero(next)))
376                         next = NULL;
377
378                 /*
379                  * Hide vma from rmap and truncate_pagecache before freeing
380                  * pgtables
381                  */
382                 if (mm_wr_locked)
383                         vma_start_write(vma);
384                 unlink_anon_vmas(vma);
385                 unlink_file_vma(vma);
386
387                 if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
388                         hugetlb_free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
389                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
390                 } else {
391                         /*
392                          * Optimization: gather nearby vmas into one call down
393                          */
394                         while (next && next->vm_start <= vma->vm_end + PMD_SIZE
395                                && !is_vm_hugetlb_page(next)) {
396                                 vma = next;
397                                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
398                                 if (unlikely(xa_is_zero(next)))
399                                         next = NULL;
400                                 if (mm_wr_locked)
401                                         vma_start_write(vma);
402                                 unlink_anon_vmas(vma);
403                                 unlink_file_vma(vma);
404                         }
405                         free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
406                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
407                 }
408                 vma = next;
409         } while (vma);
410 }
411
412 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte)
413 {
414         spinlock_t *ptl = pmd_lock(mm, pmd);
415
416         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
417                 mm_inc_nr_ptes(mm);
418                 /*
419                  * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
420                  * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
421                  * put into page tables.
422                  *
423                  * The other side of the story is the pointer chasing in the page
424                  * table walking code (when walking the page table without locking;
425                  * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
426                  * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
427                  * being the notable exception) will already guarantee loads are
428                  * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
429                  * smp_rmb() barriers in page table walking code.
430                  */
431                 smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
432                 pmd_populate(mm, pmd, *pte);
433                 *pte = NULL;
434         }
435         spin_unlock(ptl);
436 }
437
438 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
439 {
440         pgtable_t new = pte_alloc_one(mm);
441         if (!new)
442                 return -ENOMEM;
443
444         pmd_install(mm, pmd, &new);
445         if (new)
446                 pte_free(mm, new);
447         return 0;
448 }
449
450 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd)
451 {
452         pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm);
453         if (!new)
454                 return -ENOMEM;
455
456         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
457         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
458                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
459                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
460                 new = NULL;
461         }
462         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
463         if (new)
464                 pte_free_kernel(&init_mm, new);
465         return 0;
466 }
467
468 static inline void init_rss_vec(int *rss)
469 {
470         memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
471 }
472
473 static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
474 {
475         int i;
476
477         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
478                 if (rss[i])
479                         add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
480 }
481
482 /*
483  * This function is called to print an error when a bad pte
484  * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
485  * a region that doesn't allow it.
486  *
487  * The calling function must still handle the error.
488  */
489 static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
490                           pte_t pte, struct page *page)
491 {
492         pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
493         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
494         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
495         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
496         struct address_space *mapping;
497         pgoff_t index;
498         static unsigned long resume;
499         static unsigned long nr_shown;
500         static unsigned long nr_unshown;
501
502         /*
503          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
504          * or allow a steady drip of one report per second.
505          */
506         if (nr_shown == 60) {
507                 if (time_before(jiffies, resume)) {
508                         nr_unshown++;
509                         return;
510                 }
511                 if (nr_unshown) {
512                         pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
513                                  nr_unshown);
514                         nr_unshown = 0;
515                 }
516                 nr_shown = 0;
517         }
518         if (nr_shown++ == 0)
519                 resume = jiffies + 60 * HZ;
520
521         mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
522         index = linear_page_index(vma, addr);
523
524         pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
525                  current->comm,
526                  (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
527         if (page)
528                 dump_page(page, "bad pte");
529         pr_alert("addr:%px vm_flags:%08lx anon_vma:%px mapping:%px index:%lx\n",
530                  (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
531         pr_alert("file:%pD fault:%ps mmap:%ps read_folio:%ps\n",
532                  vma->vm_file,
533                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
534                  vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
535                  mapping ? mapping->a_ops->read_folio : NULL);
536         dump_stack();
537         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
538 }
539
540 /*
541  * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
542  *
543  * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
544  * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
545  * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
546  *
547  * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
548  * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
549  * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
550  * described below.
551  *
552  * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
553  * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
554  * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
555  *
556  * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
557  * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
558  * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
559  * mapping will always honor the rule
560  *
561  *      pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
562  *
563  * And for normal mappings this is false.
564  *
565  * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
566  * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
567  * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
568  * special (because none can have been COWed).
569  *
570  *
571  * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
572  *
573  * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
574  * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
575  * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
576  * normal pages by the VM. The disadvantage is that pages are refcounted
577  * (which can be slower and simply not an option for some PFNMAP users). The
578  * advantage is that we don't have to follow the strict linearity rule of
579  * PFNMAP mappings in order to support COWable mappings.
580  *
581  */
582 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
583                             pte_t pte)
584 {
585         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
586
587         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL)) {
588                 if (likely(!pte_special(pte)))
589                         goto check_pfn;
590                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
591                         return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
592                 if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
593                         return NULL;
594                 if (is_zero_pfn(pfn))
595                         return NULL;
596                 if (pte_devmap(pte))
597                 /*
598                  * NOTE: New users of ZONE_DEVICE will not set pte_devmap()
599                  * and will have refcounts incremented on their struct pages
600                  * when they are inserted into PTEs, thus they are safe to
601                  * return here. Legacy ZONE_DEVICE pages that set pte_devmap()
602                  * do not have refcounts. Example of legacy ZONE_DEVICE is
603                  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX type in pmem or virtio_fs drivers.
604                  */
605                         return NULL;
606
607                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
608                 return NULL;
609         }
610
611         /* !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case follows: */
612
613         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
614                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
615                         if (!pfn_valid(pfn))
616                                 return NULL;
617                         goto out;
618                 } else {
619                         unsigned long off;
620                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
621                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
622                                 return NULL;
623                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
624                                 return NULL;
625                 }
626         }
627
628         if (is_zero_pfn(pfn))
629                 return NULL;
630
631 check_pfn:
632         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
633                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
634                 return NULL;
635         }
636
637         /*
638          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
639          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
640          */
641 out:
642         return pfn_to_page(pfn);
643 }
644
645 struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
646                             pte_t pte)
647 {
648         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
649
650         if (page)
651                 return page_folio(page);
652         return NULL;
653 }
654
655 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
656 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
657                                 pmd_t pmd)
658 {
659         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
660
661         /*
662          * There is no pmd_special() but there may be special pmds, e.g.
663          * in a direct-access (dax) mapping, so let's just replicate the
664          * !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case from vm_normal_page() here.
665          */
666         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
667                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
668                         if (!pfn_valid(pfn))
669                                 return NULL;
670                         goto out;
671                 } else {
672                         unsigned long off;
673                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
674                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
675                                 return NULL;
676                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
677                                 return NULL;
678                 }
679         }
680
681         if (pmd_devmap(pmd))
682                 return NULL;
683         if (is_huge_zero_pmd(pmd))
684                 return NULL;
685         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn))
686                 return NULL;
687
688         /*
689          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
690          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
691          */
692 out:
693         return pfn_to_page(pfn);
694 }
695
696 struct folio *vm_normal_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
697                                   unsigned long addr, pmd_t pmd)
698 {
699         struct page *page = vm_normal_page_pmd(vma, addr, pmd);
700
701         if (page)
702                 return page_folio(page);
703         return NULL;
704 }
705 #endif
706
707 static void restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
708                                   struct page *page, unsigned long address,
709                                   pte_t *ptep)
710 {
711         struct folio *folio = page_folio(page);
712         pte_t orig_pte;
713         pte_t pte;
714         swp_entry_t entry;
715
716         orig_pte = ptep_get(ptep);
717         pte = pte_mkold(mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
718         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
719                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
720
721         entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
722         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
723                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
724         else if (is_writable_device_exclusive_entry(entry))
725                 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
726
727         VM_BUG_ON_FOLIO(pte_write(pte) && (!folio_test_anon(folio) &&
728                                            PageAnonExclusive(page)), folio);
729
730         /*
731          * No need to take a page reference as one was already
732          * created when the swap entry was made.
733          */
734         if (folio_test_anon(folio))
735                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, address, RMAP_NONE);
736         else
737                 /*
738                  * Currently device exclusive access only supports anonymous
739                  * memory so the entry shouldn't point to a filebacked page.
740                  */
741                 WARN_ON_ONCE(1);
742
743         set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, pte);
744
745         /*
746          * No need to invalidate - it was non-present before. However
747          * secondary CPUs may have mappings that need invalidating.
748          */
749         update_mmu_cache(vma, address, ptep);
750 }
751
752 /*
753  * Tries to restore an exclusive pte if the page lock can be acquired without
754  * sleeping.
755  */
756 static int
757 try_restore_exclusive_pte(pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *vma,
758                         unsigned long addr)
759 {
760         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
761         struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
762
763         if (trylock_page(page)) {
764                 restore_exclusive_pte(vma, page, addr, src_pte);
765                 unlock_page(page);
766                 return 0;
767         }
768
769         return -EBUSY;
770 }
771
772 /*
773  * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
774  * already present in the new task to be cleared in the whole range
775  * covered by this vma.
776  */
777
778 static unsigned long
779 copy_nonpresent_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
780                 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *dst_vma,
781                 struct vm_area_struct *src_vma, unsigned long addr, int *rss)
782 {
783         unsigned long vm_flags = dst_vma->vm_flags;
784         pte_t orig_pte = ptep_get(src_pte);
785         pte_t pte = orig_pte;
786         struct folio *folio;
787         struct page *page;
788         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
789
790         if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
791                 if (swap_duplicate(entry) < 0)
792                         return -EIO;
793
794                 /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
795                 if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
796                         spin_lock(&mmlist_lock);
797                         if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
798                                 list_add(&dst_mm->mmlist,
799                                                 &src_mm->mmlist);
800                         spin_unlock(&mmlist_lock);
801                 }
802                 /* Mark the swap entry as shared. */
803                 if (pte_swp_exclusive(orig_pte)) {
804                         pte = pte_swp_clear_exclusive(orig_pte);
805                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
806                 }
807                 rss[MM_SWAPENTS]++;
808         } else if (is_migration_entry(entry)) {
809                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
810
811                 rss[mm_counter(page)]++;
812
813                 if (!is_readable_migration_entry(entry) &&
814                                 is_cow_mapping(vm_flags)) {
815                         /*
816                          * COW mappings require pages in both parent and child
817                          * to be set to read. A previously exclusive entry is
818                          * now shared.
819                          */
820                         entry = make_readable_migration_entry(
821                                                         swp_offset(entry));
822                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
823                         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
824                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
825                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
826                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
827                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
828                 }
829         } else if (is_device_private_entry(entry)) {
830                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
831                 folio = page_folio(page);
832
833                 /*
834                  * Update rss count even for unaddressable pages, as
835                  * they should treated just like normal pages in this
836                  * respect.
837                  *
838                  * We will likely want to have some new rss counters
839                  * for unaddressable pages, at some point. But for now
840                  * keep things as they are.
841                  */
842                 folio_get(folio);
843                 rss[mm_counter(page)]++;
844                 /* Cannot fail as these pages cannot get pinned. */
845                 folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, src_vma);
846
847                 /*
848                  * We do not preserve soft-dirty information, because so
849                  * far, checkpoint/restore is the only feature that
850                  * requires that. And checkpoint/restore does not work
851                  * when a device driver is involved (you cannot easily
852                  * save and restore device driver state).
853                  */
854                 if (is_writable_device_private_entry(entry) &&
855                     is_cow_mapping(vm_flags)) {
856                         entry = make_readable_device_private_entry(
857                                                         swp_offset(entry));
858                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
859                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
860                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
861                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
862                 }
863         } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
864                 /*
865                  * Make device exclusive entries present by restoring the
866                  * original entry then copying as for a present pte. Device
867                  * exclusive entries currently only support private writable
868                  * (ie. COW) mappings.
869                  */
870                 VM_BUG_ON(!is_cow_mapping(src_vma->vm_flags));
871                 if (try_restore_exclusive_pte(src_pte, src_vma, addr))
872                         return -EBUSY;
873                 return -ENOENT;
874         } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
875                 pte_marker marker = copy_pte_marker(entry, dst_vma);
876
877                 if (marker)
878                         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte,
879                                    make_pte_marker(marker));
880                 return 0;
881         }
882         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
883                 pte = pte_swp_clear_uffd_wp(pte);
884         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
885         return 0;
886 }
887
888 /*
889  * Copy a present and normal page.
890  *
891  * NOTE! The usual case is that this isn't required;
892  * instead, the caller can just increase the page refcount
893  * and re-use the pte the traditional way.
894  *
895  * And if we need a pre-allocated page but don't yet have
896  * one, return a negative error to let the preallocation
897  * code know so that it can do so outside the page table
898  * lock.
899  */
900 static inline int
901 copy_present_page(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
902                   pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
903                   struct folio **prealloc, struct page *page)
904 {
905         struct folio *new_folio;
906         pte_t pte;
907
908         new_folio = *prealloc;
909         if (!new_folio)
910                 return -EAGAIN;
911
912         /*
913          * We have a prealloc page, all good!  Take it
914          * over and copy the page & arm it.
915          */
916         *prealloc = NULL;
917         copy_user_highpage(&new_folio->page, page, addr, src_vma);
918         __folio_mark_uptodate(new_folio);
919         folio_add_new_anon_rmap(new_folio, dst_vma, addr);
920         folio_add_lru_vma(new_folio, dst_vma);
921         rss[MM_ANONPAGES]++;
922
923         /* All done, just insert the new page copy in the child */
924         pte = mk_pte(&new_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
925         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), dst_vma);
926         if (userfaultfd_pte_wp(dst_vma, ptep_get(src_pte)))
927                 /* Uffd-wp needs to be delivered to dest pte as well */
928                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
929         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
930         return 0;
931 }
932
933 /*
934  * Copy one pte.  Returns 0 if succeeded, or -EAGAIN if one preallocated page
935  * is required to copy this pte.
936  */
937 static inline int
938 copy_present_pte(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
939                  pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
940                  struct folio **prealloc)
941 {
942         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
943         unsigned long vm_flags = src_vma->vm_flags;
944         pte_t pte = ptep_get(src_pte);
945         struct page *page;
946         struct folio *folio;
947
948         page = vm_normal_page(src_vma, addr, pte);
949         if (page)
950                 folio = page_folio(page);
951         if (page && folio_test_anon(folio)) {
952                 /*
953                  * If this page may have been pinned by the parent process,
954                  * copy the page immediately for the child so that we'll always
955                  * guarantee the pinned page won't be randomly replaced in the
956                  * future.
957                  */
958                 folio_get(folio);
959                 if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, src_vma))) {
960                         /* Page may be pinned, we have to copy. */
961                         folio_put(folio);
962                         return copy_present_page(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
963                                                  addr, rss, prealloc, page);
964                 }
965                 rss[MM_ANONPAGES]++;
966         } else if (page) {
967                 folio_get(folio);
968                 folio_dup_file_rmap_pte(folio, page);
969                 rss[mm_counter_file(page)]++;
970         }
971
972         /*
973          * If it's a COW mapping, write protect it both
974          * in the parent and the child
975          */
976         if (is_cow_mapping(vm_flags) && pte_write(pte)) {
977                 ptep_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pte);
978                 pte = pte_wrprotect(pte);
979         }
980         VM_BUG_ON(page && folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
981
982         /*
983          * If it's a shared mapping, mark it clean in
984          * the child
985          */
986         if (vm_flags & VM_SHARED)
987                 pte = pte_mkclean(pte);
988         pte = pte_mkold(pte);
989
990         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
991                 pte = pte_clear_uffd_wp(pte);
992
993         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
994         return 0;
995 }
996
997 static inline struct folio *folio_prealloc(struct mm_struct *src_mm,
998                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, bool need_zero)
999 {
1000         struct folio *new_folio;
1001
1002         if (need_zero)
1003                 new_folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, addr);
1004         else
1005                 new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma,
1006                                             addr, false);
1007
1008         if (!new_folio)
1009                 return NULL;
1010
1011         if (mem_cgroup_charge(new_folio, src_mm, GFP_KERNEL)) {
1012                 folio_put(new_folio);
1013                 return NULL;
1014         }
1015         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
1016
1017         return new_folio;
1018 }
1019
1020 static int
1021 copy_pte_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1022                pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
1023                unsigned long end)
1024 {
1025         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1026         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1027         pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
1028         pte_t *src_pte, *dst_pte;
1029         pte_t ptent;
1030         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
1031         int progress, ret = 0;
1032         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1033         swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
1034         struct folio *prealloc = NULL;
1035
1036 again:
1037         progress = 0;
1038         init_rss_vec(rss);
1039
1040         /*
1041          * copy_pmd_range()'s prior pmd_none_or_clear_bad(src_pmd), and the
1042          * error handling here, assume that exclusive mmap_lock on dst and src
1043          * protects anon from unexpected THP transitions; with shmem and file
1044          * protected by mmap_lock-less collapse skipping areas with anon_vma
1045          * (whereas vma_needs_copy() skips areas without anon_vma).  A rework
1046          * can remove such assumptions later, but this is good enough for now.
1047          */
1048         dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
1049         if (!dst_pte) {
1050                 ret = -ENOMEM;
1051                 goto out;
1052         }
1053         src_pte = pte_offset_map_nolock(src_mm, src_pmd, addr, &src_ptl);
1054         if (!src_pte) {
1055                 pte_unmap_unlock(dst_pte, dst_ptl);
1056                 /* ret == 0 */
1057                 goto out;
1058         }
1059         spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1060         orig_src_pte = src_pte;
1061         orig_dst_pte = dst_pte;
1062         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1063
1064         do {
1065                 /*
1066                  * We are holding two locks at this point - either of them
1067                  * could generate latencies in another task on another CPU.
1068                  */
1069                 if (progress >= 32) {
1070                         progress = 0;
1071                         if (need_resched() ||
1072                             spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
1073                                 break;
1074                 }
1075                 ptent = ptep_get(src_pte);
1076                 if (pte_none(ptent)) {
1077                         progress++;
1078                         continue;
1079                 }
1080                 if (unlikely(!pte_present(ptent))) {
1081                         ret = copy_nonpresent_pte(dst_mm, src_mm,
1082                                                   dst_pte, src_pte,
1083                                                   dst_vma, src_vma,
1084                                                   addr, rss);
1085                         if (ret == -EIO) {
1086                                 entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
1087                                 break;
1088                         } else if (ret == -EBUSY) {
1089                                 break;
1090                         } else if (!ret) {
1091                                 progress += 8;
1092                                 continue;
1093                         }
1094
1095                         /*
1096                          * Device exclusive entry restored, continue by copying
1097                          * the now present pte.
1098                          */
1099                         WARN_ON_ONCE(ret != -ENOENT);
1100                 }
1101                 /* copy_present_pte() will clear `*prealloc' if consumed */
1102                 ret = copy_present_pte(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1103                                        addr, rss, &prealloc);
1104                 /*
1105                  * If we need a pre-allocated page for this pte, drop the
1106                  * locks, allocate, and try again.
1107                  */
1108                 if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1109                         break;
1110                 if (unlikely(prealloc)) {
1111                         /*
1112                          * pre-alloc page cannot be reused by next time so as
1113                          * to strictly follow mempolicy (e.g., alloc_page_vma()
1114                          * will allocate page according to address).  This
1115                          * could only happen if one pinned pte changed.
1116                          */
1117                         folio_put(prealloc);
1118                         prealloc = NULL;
1119                 }
1120                 progress += 8;
1121         } while (dst_pte++, src_pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1122
1123         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1124         pte_unmap_unlock(orig_src_pte, src_ptl);
1125         add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
1126         pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
1127         cond_resched();
1128
1129         if (ret == -EIO) {
1130                 VM_WARN_ON_ONCE(!entry.val);
1131                 if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0) {
1132                         ret = -ENOMEM;
1133                         goto out;
1134                 }
1135                 entry.val = 0;
1136         } else if (ret == -EBUSY) {
1137                 goto out;
1138         } else if (ret ==  -EAGAIN) {
1139                 prealloc = folio_prealloc(src_mm, src_vma, addr, false);
1140                 if (!prealloc)
1141                         return -ENOMEM;
1142         } else if (ret) {
1143                 VM_WARN_ON_ONCE(1);
1144         }
1145
1146         /* We've captured and resolved the error. Reset, try again. */
1147         ret = 0;
1148
1149         if (addr != end)
1150                 goto again;
1151 out:
1152         if (unlikely(prealloc))
1153                 folio_put(prealloc);
1154         return ret;
1155 }
1156
1157 static inline int
1158 copy_pmd_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1159                pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
1160                unsigned long end)
1161 {
1162         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1163         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1164         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1165         unsigned long next;
1166
1167         dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
1168         if (!dst_pmd)
1169                 return -ENOMEM;
1170         src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
1171         do {
1172                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1173                 if (is_swap_pmd(*src_pmd) || pmd_trans_huge(*src_pmd)
1174                         || pmd_devmap(*src_pmd)) {
1175                         int err;
1176                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE, src_vma);
1177                         err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
1178                                             addr, dst_vma, src_vma);
1179                         if (err == -ENOMEM)
1180                                 return -ENOMEM;
1181                         if (!err)
1182                                 continue;
1183                         /* fall through */
1184                 }
1185                 if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
1186                         continue;
1187                 if (copy_pte_range(dst_vma, src_vma, dst_pmd, src_pmd,
1188                                    addr, next))
1189                         return -ENOMEM;
1190         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
1191         return 0;
1192 }
1193
1194 static inline int
1195 copy_pud_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1196                p4d_t *dst_p4d, p4d_t *src_p4d, unsigned long addr,
1197                unsigned long end)
1198 {
1199         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1200         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1201         pud_t *src_pud, *dst_pud;
1202         unsigned long next;
1203
1204         dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_p4d, addr);
1205         if (!dst_pud)
1206                 return -ENOMEM;
1207         src_pud = pud_offset(src_p4d, addr);
1208         do {
1209                 next = pud_addr_end(addr, end);
1210                 if (pud_trans_huge(*src_pud) || pud_devmap(*src_pud)) {
1211                         int err;
1212
1213                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PUD_SIZE, src_vma);
1214                         err = copy_huge_pud(dst_mm, src_mm,
1215                                             dst_pud, src_pud, addr, src_vma);
1216                         if (err == -ENOMEM)
1217                                 return -ENOMEM;
1218                         if (!err)
1219                                 continue;
1220                         /* fall through */
1221                 }
1222                 if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
1223                         continue;
1224                 if (copy_pmd_range(dst_vma, src_vma, dst_pud, src_pud,
1225                                    addr, next))
1226                         return -ENOMEM;
1227         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
1228         return 0;
1229 }
1230
1231 static inline int
1232 copy_p4d_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1233                pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long addr,
1234                unsigned long end)
1235 {
1236         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1237         p4d_t *src_p4d, *dst_p4d;
1238         unsigned long next;
1239
1240         dst_p4d = p4d_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
1241         if (!dst_p4d)
1242                 return -ENOMEM;
1243         src_p4d = p4d_offset(src_pgd, addr);
1244         do {
1245                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1246                 if (p4d_none_or_clear_bad(src_p4d))
1247                         continue;
1248                 if (copy_pud_range(dst_vma, src_vma, dst_p4d, src_p4d,
1249                                    addr, next))
1250                         return -ENOMEM;
1251         } while (dst_p4d++, src_p4d++, addr = next, addr != end);
1252         return 0;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Return true if the vma needs to copy the pgtable during this fork().  Return
1257  * false when we can speed up fork() by allowing lazy page faults later until
1258  * when the child accesses the memory range.
1259  */
1260 static bool
1261 vma_needs_copy(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1262 {
1263         /*
1264          * Always copy pgtables when dst_vma has uffd-wp enabled even if it's
1265          * file-backed (e.g. shmem). Because when uffd-wp is enabled, pgtable
1266          * contains uffd-wp protection information, that's something we can't
1267          * retrieve from page cache, and skip copying will lose those info.
1268          */
1269         if (userfaultfd_wp(dst_vma))
1270                 return true;
1271
1272         if (src_vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
1273                 return true;
1274
1275         if (src_vma->anon_vma)
1276                 return true;
1277
1278         /*
1279          * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.  Fork
1280          * becomes much lighter when there are big shared or private readonly
1281          * mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more efficient
1282          * than faulting.
1283          */
1284         return false;
1285 }
1286
1287 int
1288 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1289 {
1290         pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
1291         unsigned long next;
1292         unsigned long addr = src_vma->vm_start;
1293         unsigned long end = src_vma->vm_end;
1294         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1295         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1296         struct mmu_notifier_range range;
1297         bool is_cow;
1298         int ret;
1299
1300         if (!vma_needs_copy(dst_vma, src_vma))
1301                 return 0;
1302
1303         if (is_vm_hugetlb_page(src_vma))
1304                 return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, dst_vma, src_vma);
1305
1306         if (unlikely(src_vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
1307                 /*
1308                  * We do not free on error cases below as remove_vma
1309                  * gets called on error from higher level routine
1310                  */
1311                 ret = track_pfn_copy(src_vma);
1312                 if (ret)
1313                         return ret;
1314         }
1315
1316         /*
1317          * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
1318          * there could be a permission downgrade on the ptes of the
1319          * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
1320          * is_cow_mapping() returns true.
1321          */
1322         is_cow = is_cow_mapping(src_vma->vm_flags);
1323
1324         if (is_cow) {
1325                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
1326                                         0, src_mm, addr, end);
1327                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1328                 /*
1329                  * Disabling preemption is not needed for the write side, as
1330                  * the read side doesn't spin, but goes to the mmap_lock.
1331                  *
1332                  * Use the raw variant of the seqcount_t write API to avoid
1333                  * lockdep complaining about preemptibility.
1334                  */
1335                 vma_assert_write_locked(src_vma);
1336                 raw_write_seqcount_begin(&src_mm->write_protect_seq);
1337         }
1338
1339         ret = 0;
1340         dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
1341         src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
1342         do {
1343                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1344                 if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
1345                         continue;
1346                 if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
1347                                             addr, next))) {
1348                         untrack_pfn_clear(dst_vma);
1349                         ret = -ENOMEM;
1350                         break;
1351                 }
1352         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
1353
1354         if (is_cow) {
1355                 raw_write_seqcount_end(&src_mm->write_protect_seq);
1356                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1357         }
1358         return ret;
1359 }
1360
1361 /* Whether we should zap all COWed (private) pages too */
1362 static inline bool should_zap_cows(struct zap_details *details)
1363 {
1364         /* By default, zap all pages */
1365         if (!details)
1366                 return true;
1367
1368         /* Or, we zap COWed pages only if the caller wants to */
1369         return details->even_cows;
1370 }
1371
1372 /* Decides whether we should zap this page with the page pointer specified */
1373 static inline bool should_zap_page(struct zap_details *details, struct page *page)
1374 {
1375         /* If we can make a decision without *page.. */
1376         if (should_zap_cows(details))
1377                 return true;
1378
1379         /* E.g. the caller passes NULL for the case of a zero page */
1380         if (!page)
1381                 return true;
1382
1383         /* Otherwise we should only zap non-anon pages */
1384         return !PageAnon(page);
1385 }
1386
1387 static inline bool zap_drop_file_uffd_wp(struct zap_details *details)
1388 {
1389         if (!details)
1390                 return false;
1391
1392         return details->zap_flags & ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
1393 }
1394
1395 /*
1396  * This function makes sure that we'll replace the none pte with an uffd-wp
1397  * swap special pte marker when necessary. Must be with the pgtable lock held.
1398  */
1399 static inline void
1400 zap_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma,
1401                               unsigned long addr, pte_t *pte,
1402                               struct zap_details *details, pte_t pteval)
1403 {
1404         /* Zap on anonymous always means dropping everything */
1405         if (vma_is_anonymous(vma))
1406                 return;
1407
1408         if (zap_drop_file_uffd_wp(details))
1409                 return;
1410
1411         pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, pteval);
1412 }
1413
1414 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1415                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1416                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1417                                 struct zap_details *details)
1418 {
1419         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1420         int force_flush = 0;
1421         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1422         spinlock_t *ptl;
1423         pte_t *start_pte;
1424         pte_t *pte;
1425         swp_entry_t entry;
1426
1427         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
1428         init_rss_vec(rss);
1429         start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1430         if (!pte)
1431                 return addr;
1432
1433         flush_tlb_batched_pending(mm);
1434         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1435         do {
1436                 pte_t ptent = ptep_get(pte);
1437                 struct folio *folio;
1438                 struct page *page;
1439
1440                 if (pte_none(ptent))
1441                         continue;
1442
1443                 if (need_resched())
1444                         break;
1445
1446                 if (pte_present(ptent)) {
1447                         unsigned int delay_rmap;
1448
1449                         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1450                         if (unlikely(!should_zap_page(details, page)))
1451                                 continue;
1452                         ptent = ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte,
1453                                                         tlb->fullmm);
1454                         arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1455                         tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1456                         zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, details,
1457                                                       ptent);
1458                         if (unlikely(!page)) {
1459                                 ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
1460                                 continue;
1461                         }
1462
1463                         folio = page_folio(page);
1464                         delay_rmap = 0;
1465                         if (!folio_test_anon(folio)) {
1466                                 if (pte_dirty(ptent)) {
1467                                         folio_mark_dirty(folio);
1468                                         if (tlb_delay_rmap(tlb)) {
1469                                                 delay_rmap = 1;
1470                                                 force_flush = 1;
1471                                         }
1472                                 }
1473                                 if (pte_young(ptent) && likely(vma_has_recency(vma)))
1474                                         folio_mark_accessed(folio);
1475                         }
1476                         rss[mm_counter(page)]--;
1477                         if (!delay_rmap) {
1478                                 folio_remove_rmap_pte(folio, page, vma);
1479                                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0))
1480                                         print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
1481                         }
1482                         if (unlikely(__tlb_remove_page(tlb, page, delay_rmap))) {
1483                                 force_flush = 1;
1484                                 addr += PAGE_SIZE;
1485                                 break;
1486                         }
1487                         continue;
1488                 }
1489
1490                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1491                 if (is_device_private_entry(entry) ||
1492                     is_device_exclusive_entry(entry)) {
1493                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1494                         folio = page_folio(page);
1495                         if (unlikely(!should_zap_page(details, page)))
1496                                 continue;
1497                         /*
1498                          * Both device private/exclusive mappings should only
1499                          * work with anonymous page so far, so we don't need to
1500                          * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
1501                          * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
1502                          */
1503                         WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
1504                         rss[mm_counter(page)]--;
1505                         if (is_device_private_entry(entry))
1506                                 folio_remove_rmap_pte(folio, page, vma);
1507                         folio_put(folio);
1508                 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
1509                         /* Genuine swap entry, hence a private anon page */
1510                         if (!should_zap_cows(details))
1511                                 continue;
1512                         rss[MM_SWAPENTS]--;
1513                         if (unlikely(!free_swap_and_cache(entry)))
1514                                 print_bad_pte(vma, addr, ptent, NULL);
1515                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
1516                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1517                         if (!should_zap_page(details, page))
1518                                 continue;
1519                         rss[mm_counter(page)]--;
1520                 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
1521                         /*
1522                          * For anon: always drop the marker; for file: only
1523                          * drop the marker if explicitly requested.
1524                          */
1525                         if (!vma_is_anonymous(vma) &&
1526                             !zap_drop_file_uffd_wp(details))
1527                                 continue;
1528                 } else if (is_hwpoison_entry(entry) ||
1529                            is_poisoned_swp_entry(entry)) {
1530                         if (!should_zap_cows(details))
1531                                 continue;
1532                 } else {
1533                         /* We should have covered all the swap entry types */
1534                         pr_alert("unrecognized swap entry 0x%lx\n", entry.val);
1535                         WARN_ON_ONCE(1);
1536                 }
1537                 pte_clear_not_present_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1538                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, details, ptent);
1539         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1540
1541         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1542         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1543
1544         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1545         if (force_flush) {
1546                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1547                 tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
1548         }
1549         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1550
1551         /*
1552          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1553          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1554          * entries before releasing the ptl), free the batched
1555          * memory too. Come back again if we didn't do everything.
1556          */
1557         if (force_flush)
1558                 tlb_flush_mmu(tlb);
1559
1560         return addr;
1561 }
1562
1563 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1564                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1565                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1566                                 struct zap_details *details)
1567 {
1568         pmd_t *pmd;
1569         unsigned long next;
1570
1571         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1572         do {
1573                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1574                 if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1575                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
1576                                 __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false, NULL);
1577                         else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
1578                                 addr = next;
1579                                 continue;
1580                         }
1581                         /* fall through */
1582                 } else if (details && details->single_folio &&
1583                            folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
1584                            next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
1585                         spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
1586                         /*
1587                          * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
1588                          * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
1589                          * but not yet decremented compound_mapcount().
1590                          */
1591                         spin_unlock(ptl);
1592                 }
1593                 if (pmd_none(*pmd)) {
1594                         addr = next;
1595                         continue;
1596                 }
1597                 addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1598                 if (addr != next)
1599                         pmd--;
1600         } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);
1601
1602         return addr;
1603 }
1604
1605 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1606                                 struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
1607                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1608                                 struct zap_details *details)
1609 {
1610         pud_t *pud;
1611         unsigned long next;
1612
1613         pud = pud_offset(p4d, addr);
1614         do {
1615                 next = pud_addr_end(addr, end);
1616                 if (pud_trans_huge(*pud) || pud_devmap(*pud)) {
1617                         if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
1618                                 mmap_assert_locked(tlb->mm);
1619                                 split_huge_pud(vma, pud, addr);
1620                         } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
1621                                 goto next;
1622                         /* fall through */
1623                 }
1624                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1625                         continue;
1626                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1627 next:
1628                 cond_resched();
1629         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1630
1631         return addr;
1632 }
1633
1634 static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
1635                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1636                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1637                                 struct zap_details *details)
1638 {
1639         p4d_t *p4d;
1640         unsigned long next;
1641
1642         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
1643         do {
1644                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1645                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
1646                         continue;
1647                 next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
1648         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
1649
1650         return addr;
1651 }
1652
1653 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1654                              struct vm_area_struct *vma,
1655                              unsigned long addr, unsigned long end,
1656                              struct zap_details *details)
1657 {
1658         pgd_t *pgd;
1659         unsigned long next;
1660
1661         BUG_ON(addr >= end);
1662         tlb_start_vma(tlb, vma);
1663         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1664         do {
1665                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1666                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1667                         continue;
1668                 next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1669         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1670         tlb_end_vma(tlb, vma);
1671 }
1672
1673
1674 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1675                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1676                 unsigned long end_addr,
1677                 struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
1678 {
1679         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1680         unsigned long end;
1681
1682         if (start >= vma->vm_end)
1683                 return;
1684         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1685         if (end <= vma->vm_start)
1686                 return;
1687
1688         if (vma->vm_file)
1689                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1690
1691         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1692                 untrack_pfn(vma, 0, 0, mm_wr_locked);
1693
1694         if (start != end) {
1695                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1696                         /*
1697                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1698                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1699                          * However, vm_file will be NULL in the error
1700                          * cleanup path of mmap_region. When
1701                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1702                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1703                          * before calling this function to clean up.
1704                          * Since no pte has actually been setup, it is
1705                          * safe to do nothing in this case.
1706                          */
1707                         if (vma->vm_file) {
1708                                 zap_flags_t zap_flags = details ?
1709                                     details->zap_flags : 0;
1710                                 __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end,
1711                                                              NULL, zap_flags);
1712                         }
1713                 } else
1714                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1715         }
1716 }
1717
1718 /**
1719  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1720  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1721  * @mas: the maple state
1722  * @vma: the starting vma
1723  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1724  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1725  * @tree_end: The maximum index to check
1726  * @mm_wr_locked: lock flag
1727  *
1728  * Unmap all pages in the vma list.
1729  *
1730  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1731  *
1732  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1733  *
1734  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1735  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1736  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1737  * drops the lock and schedules.
1738  */
1739 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
1740                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1741                 unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
1742                 bool mm_wr_locked)
1743 {
1744         struct mmu_notifier_range range;
1745         struct zap_details details = {
1746                 .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
1747                 /* Careful - we need to zap private pages too! */
1748                 .even_cows = true,
1749         };
1750
1751         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
1752                                 start_addr, end_addr);
1753         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1754         do {
1755                 unsigned long start = start_addr;
1756                 unsigned long end = end_addr;
1757                 hugetlb_zap_begin(vma, &start, &end);
1758                 unmap_single_vma(tlb, vma, start, end, &details,
1759                                  mm_wr_locked);
1760                 hugetlb_zap_end(vma, &details);
1761                 vma = mas_find(mas, tree_end - 1);
1762         } while (vma && likely(!xa_is_zero(vma)));
1763         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1764 }
1765
1766 /**
1767  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1768  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1769  * @address: starting address of pages to zap
1770  * @size: number of bytes to zap
1771  * @details: details of shared cache invalidation
1772  *
1773  * The range must fit into one VMA.
1774  */
1775 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1776                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1777 {
1778         const unsigned long end = address + size;
1779         struct mmu_notifier_range range;
1780         struct mmu_gather tlb;
1781
1782         lru_add_drain();
1783         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1784                                 address, end);
1785         hugetlb_zap_begin(vma, &range.start, &range.end);
1786         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
1787         update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
1788         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1789         /*
1790          * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
1791          * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
1792          */
1793         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details, false);
1794         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1795         tlb_finish_mmu(&tlb);
1796         hugetlb_zap_end(vma, details);
1797 }
1798
1799 /**
1800  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1801  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1802  * @address: starting address of pages to zap
1803  * @size: number of bytes to zap
1804  *
1805  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1806  *
1807  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1808  *
1809  */
1810 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1811                 unsigned long size)
1812 {
1813         if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
1814                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1815                 return;
1816
1817         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1818 }
1819 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1820
1821 static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1822 {
1823         pgd_t *pgd;
1824         p4d_t *p4d;
1825         pud_t *pud;
1826         pmd_t *pmd;
1827
1828         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1829         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
1830         if (!p4d)
1831                 return NULL;
1832         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
1833         if (!pud)
1834                 return NULL;
1835         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1836         if (!pmd)
1837                 return NULL;
1838
1839         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1840         return pmd;
1841 }
1842
1843 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1844                         spinlock_t **ptl)
1845 {
1846         pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1847
1848         if (!pmd)
1849                 return NULL;
1850         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1851 }
1852
1853 static int validate_page_before_insert(struct page *page)
1854 {
1855         struct folio *folio = page_folio(page);
1856
1857         if (folio_test_anon(folio) || folio_test_slab(folio) ||
1858             page_has_type(page))
1859                 return -EINVAL;
1860         flush_dcache_folio(folio);
1861         return 0;
1862 }
1863
1864 static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1865                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1866 {
1867         struct folio *folio = page_folio(page);
1868
1869         if (!pte_none(ptep_get(pte)))
1870                 return -EBUSY;
1871         /* Ok, finally just insert the thing.. */
1872         folio_get(folio);
1873         inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page));
1874         folio_add_file_rmap_pte(folio, page, vma);
1875         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
1876         return 0;
1877 }
1878
1879 /*
1880  * This is the old fallback for page remapping.
1881  *
1882  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
1883  * old drivers should use this, and they needed to mark their
1884  * pages reserved for the old functions anyway.
1885  */
1886 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1887                         struct page *page, pgprot_t prot)
1888 {
1889         int retval;
1890         pte_t *pte;
1891         spinlock_t *ptl;
1892
1893         retval = validate_page_before_insert(page);
1894         if (retval)
1895                 goto out;
1896         retval = -ENOMEM;
1897         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
1898         if (!pte)
1899                 goto out;
1900         retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
1901         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
1902 out:
1903         return retval;
1904 }
1905
1906 static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1907                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1908 {
1909         int err;
1910
1911         if (!page_count(page))
1912                 return -EINVAL;
1913         err = validate_page_before_insert(page);
1914         if (err)
1915                 return err;
1916         return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
1917 }
1918
1919 /* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
1920  * when inserting pages in a loop.
1921  */
1922 static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1923                         struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
1924 {
1925         pmd_t *pmd = NULL;
1926         pte_t *start_pte, *pte;
1927         spinlock_t *pte_lock;
1928         struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
1929         unsigned long curr_page_idx = 0;
1930         unsigned long remaining_pages_total = *num;
1931         unsigned long pages_to_write_in_pmd;
1932         int ret;
1933 more:
1934         ret = -EFAULT;
1935         pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1936         if (!pmd)
1937                 goto out;
1938
1939         pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
1940                 remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));
1941
1942         /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
1943         ret = -ENOMEM;
1944         if (pte_alloc(mm, pmd))
1945                 goto out;
1946
1947         while (pages_to_write_in_pmd) {
1948                 int pte_idx = 0;
1949                 const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);
1950
1951                 start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
1952                 if (!start_pte) {
1953                         ret = -EFAULT;
1954                         goto out;
1955                 }
1956                 for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
1957                         int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
1958                                 addr, pages[curr_page_idx], prot);
1959                         if (unlikely(err)) {
1960                                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
1961                                 ret = err;
1962                                 remaining_pages_total -= pte_idx;
1963                                 goto out;
1964                         }
1965                         addr += PAGE_SIZE;
1966                         ++curr_page_idx;
1967                 }
1968                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
1969                 pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
1970                 remaining_pages_total -= batch_size;
1971         }
1972         if (remaining_pages_total)
1973                 goto more;
1974         ret = 0;
1975 out:
1976         *num = remaining_pages_total;
1977         return ret;
1978 }
1979
1980 /**
1981  * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
1982  * @vma: user vma to map to
1983  * @addr: target start user address of these pages
1984  * @pages: source kernel pages
1985  * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
1986  * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
1987  *
1988  * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
1989  *
1990  * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
1991  * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
1992  *
1993  * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
1994  */
1995 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1996                         struct page **pages, unsigned long *num)
1997 {
1998         const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;
1999
2000         if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
2001                 return -EFAULT;
2002         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2003                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2004                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2005                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2006         }
2007         /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
2008         return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
2009 }
2010 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);
2011
2012 /**
2013  * vm_insert_page - insert single page into user vma
2014  * @vma: user vma to map to
2015  * @addr: target user address of this page
2016  * @page: source kernel page
2017  *
2018  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
2019  * into a user vma.
2020  *
2021  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
2022  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
2023  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
2024  * (see split_page()).
2025  *
2026  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
2027  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
2028  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
2029  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
2030  * ask for a shared writable mapping!
2031  *
2032  * The page does not need to be reserved.
2033  *
2034  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
2035  * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
2036  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
2037  * function from other places, for example from page-fault handler.
2038  *
2039  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2040  */
2041 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2042                         struct page *page)
2043 {
2044         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2045                 return -EFAULT;
2046         if (!page_count(page))
2047                 return -EINVAL;
2048         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2049                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2050                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2051                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2052         }
2053         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
2054 }
2055 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
2056
2057 /*
2058  * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
2059  * @vma: user vma to map to
2060  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2061  * @num: number of pages in page array
2062  * @offset: user's requested vm_pgoff
2063  *
2064  * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
2065  *
2066  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2067  */
2068 static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2069                                 unsigned long num, unsigned long offset)
2070 {
2071         unsigned long count = vma_pages(vma);
2072         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2073         int ret, i;
2074
2075         /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
2076         if (offset >= num)
2077                 return -ENXIO;
2078
2079         /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
2080         if (count > num - offset)
2081                 return -ENXIO;
2082
2083         for (i = 0; i < count; i++) {
2084                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
2085                 if (ret < 0)
2086                         return ret;
2087                 uaddr += PAGE_SIZE;
2088         }
2089
2090         return 0;
2091 }
2092
2093 /**
2094  * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
2095  * @vma: user vma to map to
2096  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2097  * @num: number of pages in page array
2098  *
2099  * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
2100  * requested vm_pgoff
2101  *
2102  * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
2103  * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
2104  * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
2105  * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
2106  * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
2107  *
2108  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2109  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2110  */
2111 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2112                                 unsigned long num)
2113 {
2114         return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
2115 }
2116 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);
2117
2118 /**
2119  * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
2120  * @vma: user vma to map to
2121  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2122  * @num: number of pages in page array
2123  *
2124  * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
2125  * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
2126  * vm_pgoff.
2127  *
2128  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2129  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2130  */
2131 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2132                                 unsigned long num)
2133 {
2134         return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
2135 }
2136 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);
2137
2138 static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2139                         pfn_t pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
2140 {
2141         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2142         pte_t *pte, entry;
2143         spinlock_t *ptl;
2144
2145         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
2146         if (!pte)
2147                 return VM_FAULT_OOM;
2148         entry = ptep_get(pte);
2149         if (!pte_none(entry)) {
2150                 if (mkwrite) {
2151                         /*
2152                          * For read faults on private mappings the PFN passed
2153                          * in may not match the PFN we have mapped if the
2154                          * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
2155                          * case we are creating a writable PTE for a shared
2156                          * mapping and we expect the PFNs to match. If they
2157                          * don't match, we are likely racing with block
2158                          * allocation and mapping invalidation so just skip the
2159                          * update.
2160                          */
2161                         if (pte_pfn(entry) != pfn_t_to_pfn(pfn)) {
2162                                 WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
2163                                 goto out_unlock;
2164                         }
2165                         entry = pte_mkyoung(entry);
2166                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2167                         if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
2168                                 update_mmu_cache(vma, addr, pte);
2169                 }
2170                 goto out_unlock;
2171         }
2172
2173         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2174         if (pfn_t_devmap(pfn))
2175                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
2176         else
2177                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
2178
2179         if (mkwrite) {
2180                 entry = pte_mkyoung(entry);
2181                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2182         }
2183
2184         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
2185         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
2186
2187 out_unlock:
2188         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2189         return VM_FAULT_NOPAGE;
2190 }
2191
2192 /**
2193  * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
2194  * @vma: user vma to map to
2195  * @addr: target user address of this page
2196  * @pfn: source kernel pfn
2197  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
2198  *
2199  * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
2200  * to override pgprot on a per-page basis.
2201  *
2202  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
2203  * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
2204  * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
2205  * impractical.
2206  *
2207  * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
2208  * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
2209  * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
2210  *
2211  * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
2212  * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
2213  * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
2214  * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
2215  * if needed. (See for example mprotect()).
2216  *
2217  * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
2218  * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
2219  * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
2220  * of COW.
2221  *
2222  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2223  * Return: vm_fault_t value.
2224  */
2225 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2226                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
2227 {
2228         /*
2229          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
2230          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
2231          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
2232          * try to keep these invariants in place for everybody.
2233          */
2234         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
2235         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
2236                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
2237         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
2238         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
2239
2240         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2241                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2242
2243         if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
2244                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2245
2246         track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
2247
2248         return insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot,
2249                         false);
2250 }
2251 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);
2252
2253 /**
2254  * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
2255  * @vma: user vma to map to
2256  * @addr: target user address of this page
2257  * @pfn: source kernel pfn
2258  *
2259  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
2260  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
2261  *
2262  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
2263  * in that case the handler should return the result of this function.
2264  *
2265  * vma cannot be a COW mapping.
2266  *
2267  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
2268  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
2269  *
2270  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2271  * Return: vm_fault_t value.
2272  */
2273 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2274                         unsigned long pfn)
2275 {
2276         return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
2277 }
2278 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);
2279
2280 static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, pfn_t pfn)
2281 {
2282         /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
2283         if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
2284                 return true;
2285         if (pfn_t_devmap(pfn))
2286                 return true;
2287         if (pfn_t_special(pfn))
2288                 return true;
2289         if (is_zero_pfn(pfn_t_to_pfn(pfn)))
2290                 return true;
2291         return false;
2292 }
2293
2294 static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
2295                 unsigned long addr, pfn_t pfn, bool mkwrite)
2296 {
2297         pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
2298         int err;
2299
2300         BUG_ON(!vm_mixed_ok(vma, pfn));
2301
2302         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2303                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2304
2305         track_pfn_insert(vma, &pgprot, pfn);
2306
2307         if (!pfn_modify_allowed(pfn_t_to_pfn(pfn), pgprot))
2308                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2309
2310         /*
2311          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
2312          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
2313          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
2314          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
2315          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
2316          */
2317         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) &&
2318             !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
2319                 struct page *page;
2320
2321                 /*
2322                  * At this point we are committed to insert_page()
2323                  * regardless of whether the caller specified flags that
2324                  * result in pfn_t_has_page() == false.
2325                  */
2326                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
2327                 err = insert_page(vma, addr, page, pgprot);
2328         } else {
2329                 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
2330         }
2331
2332         if (err == -ENOMEM)
2333                 return VM_FAULT_OOM;
2334         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2335                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2336
2337         return VM_FAULT_NOPAGE;
2338 }
2339
2340 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2341                 pfn_t pfn)
2342 {
2343         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
2344 }
2345 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);
2346
2347 /*
2348  *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
2349  *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
2350  *  the same entry was actually inserted.
2351  */
2352 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2353                 unsigned long addr, pfn_t pfn)
2354 {
2355         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
2356 }
2357 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed_mkwrite);
2358
2359 /*
2360  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
2361  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
2362  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
2363  */
2364 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2365                         unsigned long addr, unsigned long end,
2366                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2367 {
2368         pte_t *pte, *mapped_pte;
2369         spinlock_t *ptl;
2370         int err = 0;
2371
2372         mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2373         if (!pte)
2374                 return -ENOMEM;
2375         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2376         do {
2377                 BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
2378                 if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
2379                         err = -EACCES;
2380                         break;
2381                 }
2382                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
2383                 pfn++;
2384         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2385         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2386         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2387         return err;
2388 }
2389
2390 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2391                         unsigned long addr, unsigned long end,
2392                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2393 {
2394         pmd_t *pmd;
2395         unsigned long next;
2396         int err;
2397
2398         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2399         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
2400         if (!pmd)
2401                 return -ENOMEM;
2402         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
2403         do {
2404                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2405                 err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2406                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2407                 if (err)
2408                         return err;
2409         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2410         return 0;
2411 }
2412
2413 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2414                         unsigned long addr, unsigned long end,
2415                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2416 {
2417         pud_t *pud;
2418         unsigned long next;
2419         int err;
2420
2421         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2422         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
2423         if (!pud)
2424                 return -ENOMEM;
2425         do {
2426                 next = pud_addr_end(addr, end);
2427                 err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2428                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2429                 if (err)
2430                         return err;
2431         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2432         return 0;
2433 }
2434
2435 static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2436                         unsigned long addr, unsigned long end,
2437                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2438 {
2439         p4d_t *p4d;
2440         unsigned long next;
2441         int err;
2442
2443         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2444         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
2445         if (!p4d)
2446                 return -ENOMEM;
2447         do {
2448                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2449                 err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2450                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2451                 if (err)
2452                         return err;
2453         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2454         return 0;
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
2459  * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
2460  */
2461 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2462                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2463 {
2464         pgd_t *pgd;
2465         unsigned long next;
2466         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2467         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2468         int err;
2469
2470         if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
2471                 return -EINVAL;
2472
2473         /*
2474          * Physically remapped pages are special. Tell the
2475          * rest of the world about it:
2476          *   VM_IO tells people not to look at these pages
2477          *      (accesses can have side effects).
2478          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
2479          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
2480          *      with them.
2481          *   VM_DONTEXPAND
2482          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
2483          *   VM_DONTDUMP
2484          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
2485          *
2486          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
2487          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
2488          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
2489          * See vm_normal_page() for details.
2490          */
2491         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
2492                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
2493                         return -EINVAL;
2494                 vma->vm_pgoff = pfn;
2495         }
2496
2497         vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
2498
2499         BUG_ON(addr >= end);
2500         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2501         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2502         flush_cache_range(vma, addr, end);
2503         do {
2504                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2505                 err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2506                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2507                 if (err)
2508                         return err;
2509         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2510
2511         return 0;
2512 }
2513
2514 /**
2515  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
2516  * @vma: user vma to map to
2517  * @addr: target page aligned user address to start at
2518  * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
2519  * @size: size of mapping area
2520  * @prot: page protection flags for this mapping
2521  *
2522  * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
2523  *
2524  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2525  */
2526 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2527                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2528 {
2529         int err;
2530
2531         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
2532         if (err)
2533                 return -EINVAL;
2534
2535         err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
2536         if (err)
2537                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size), true);
2538         return err;
2539 }
2540 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
2541
2542 /**
2543  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
2544  * @vma: user vma to map to
2545  * @start: start of the physical memory to be mapped
2546  * @len: size of area
2547  *
2548  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
2549  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
2550  * we'll figure out the rest from the vma information.
2551  *
2552  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
2553  * whatever write-combining details or similar.
2554  *
2555  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2556  */
2557 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
2558 {
2559         unsigned long vm_len, pfn, pages;
2560
2561         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
2562         if (start + len < start)
2563                 return -EINVAL;
2564         /*
2565          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
2566          * but we've historically allowed it because IO memory might
2567          * just have smaller alignment.
2568          */
2569         len += start & ~PAGE_MASK;
2570         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
2571         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2572         if (pfn + pages < pfn)
2573                 return -EINVAL;
2574
2575         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
2576         if (vma->vm_pgoff > pages)
2577                 return -EINVAL;
2578         pfn += vma->vm_pgoff;
2579         pages -= vma->vm_pgoff;
2580
2581         /* Can we fit all of the mapping? */
2582         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
2583         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
2584                 return -EINVAL;
2585
2586         /* Ok, let it rip */
2587         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
2588 }
2589 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
2590
2591 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2592                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2593                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2594                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2595 {
2596         pte_t *pte, *mapped_pte;
2597         int err = 0;
2598         spinlock_t *ptl;
2599
2600         if (create) {
2601                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2602                         pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
2603                         pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2604                 if (!pte)
2605                         return -ENOMEM;
2606         } else {
2607                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2608                         pte_offset_kernel(pmd, addr) :
2609                         pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2610                 if (!pte)
2611                         return -EINVAL;
2612         }
2613
2614         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2615
2616         if (fn) {
2617                 do {
2618                         if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
2619                                 err = fn(pte++, addr, data);
2620                                 if (err)
2621                                         break;
2622                         }
2623                 } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2624         }
2625         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
2626
2627         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2628
2629         if (mm != &init_mm)
2630                 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2631         return err;
2632 }
2633
2634 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2635                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2636                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2637                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2638 {
2639         pmd_t *pmd;
2640         unsigned long next;
2641         int err = 0;
2642
2643         BUG_ON(pud_huge(*pud));
2644
2645         if (create) {
2646                 pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
2647                 if (!pmd)
2648                         return -ENOMEM;
2649         } else {
2650                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
2651         }
2652         do {
2653                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2654                 if (pmd_none(*pmd) && !create)
2655                         continue;
2656                 if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
2657                         return -EINVAL;
2658                 if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
2659                         if (!create)
2660                                 continue;
2661                         pmd_clear_bad(pmd);
2662                 }
2663                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2664                                          fn, data, create, mask);
2665                 if (err)
2666                         break;
2667         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2668
2669         return err;
2670 }
2671
2672 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2673                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2674                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2675                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2676 {
2677         pud_t *pud;
2678         unsigned long next;
2679         int err = 0;
2680
2681         if (create) {
2682                 pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
2683                 if (!pud)
2684                         return -ENOMEM;
2685         } else {
2686                 pud = pud_offset(p4d, addr);
2687         }
2688         do {
2689                 next = pud_addr_end(addr, end);
2690                 if (pud_none(*pud) && !create)
2691                         continue;
2692                 if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
2693                         return -EINVAL;
2694                 if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
2695                         if (!create)
2696                                 continue;
2697                         pud_clear_bad(pud);
2698                 }
2699                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2700                                          fn, data, create, mask);
2701                 if (err)
2702                         break;
2703         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2704
2705         return err;
2706 }
2707
2708 static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2709                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2710                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2711                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2712 {
2713         p4d_t *p4d;
2714         unsigned long next;
2715         int err = 0;
2716
2717         if (create) {
2718                 p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
2719                 if (!p4d)
2720                         return -ENOMEM;
2721         } else {
2722                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
2723         }
2724         do {
2725                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2726                 if (p4d_none(*p4d) && !create)
2727                         continue;
2728                 if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
2729                         return -EINVAL;
2730                 if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
2731                         if (!create)
2732                                 continue;
2733                         p4d_clear_bad(p4d);
2734                 }
2735                 err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2736                                          fn, data, create, mask);
2737                 if (err)
2738                         break;
2739         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2740
2741         return err;
2742 }
2743
2744 static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2745                                  unsigned long size, pte_fn_t fn,
2746                                  void *data, bool create)
2747 {
2748         pgd_t *pgd;
2749         unsigned long start = addr, next;
2750         unsigned long end = addr + size;
2751         pgtbl_mod_mask mask = 0;
2752         int err = 0;
2753
2754         if (WARN_ON(addr >= end))
2755                 return -EINVAL;
2756
2757         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2758         do {
2759                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2760                 if (pgd_none(*pgd) && !create)
2761                         continue;
2762                 if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
2763                         return -EINVAL;
2764                 if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
2765                         if (!create)
2766                                 continue;
2767                         pgd_clear_bad(pgd);
2768                 }
2769                 err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2770                                          fn, data, create, &mask);
2771                 if (err)
2772                         break;
2773         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2774
2775         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
2776                 arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);
2777
2778         return err;
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
2783  * and calling a provided function on each leaf page table.
2784  */
2785 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2786                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2787 {
2788         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
2789 }
2790 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
2791
2792 /*
2793  * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
2794  * each leaf page table where it exists.
2795  *
2796  * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
2797  * where they are absent.
2798  */
2799 int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2800                                  unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2801 {
2802         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
2803 }
2804 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_existing_page_range);
2805
2806 /*
2807  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
2808  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
2809  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
2810  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
2811  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
2812  * and do_anonymous_page can safely check later on).
2813  */
2814 static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
2815 {
2816         int same = 1;
2817 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
2818         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
2819                 spin_lock(vmf->ptl);
2820                 same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
2821                 spin_unlock(vmf->ptl);
2822         }
2823 #endif
2824         pte_unmap(vmf->pte);
2825         vmf->pte = NULL;
2826         return same;
2827 }
2828
2829 /*
2830  * Return:
2831  *      0:              copied succeeded
2832  *      -EHWPOISON:     copy failed due to hwpoison in source page
2833  *      -EAGAIN:        copied failed (some other reason)
2834  */
2835 static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
2836                                       struct vm_fault *vmf)
2837 {
2838         int ret;
2839         void *kaddr;
2840         void __user *uaddr;
2841         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2842         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2843         unsigned long addr = vmf->address;
2844
2845         if (likely(src)) {
2846                 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma)) {
2847                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
2848                         return -EHWPOISON;
2849                 }
2850                 return 0;
2851         }
2852
2853         /*
2854          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
2855          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
2856          * just copying from the original user address. If that
2857          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
2858          */
2859         kaddr = kmap_local_page(dst);
2860         pagefault_disable();
2861         uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);
2862
2863         /*
2864          * On architectures with software "accessed" bits, we would
2865          * take a double page fault, so mark it accessed here.
2866          */
2867         vmf->pte = NULL;
2868         if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
2869                 pte_t entry;
2870
2871                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2872                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2873                         /*
2874                          * Other thread has already handled the fault
2875                          * and update local tlb only
2876                          */
2877                         if (vmf->pte)
2878                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
2879                         ret = -EAGAIN;
2880                         goto pte_unlock;
2881                 }
2882
2883                 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
2884                 if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
2885                         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
2886         }
2887
2888         /*
2889          * This really shouldn't fail, because the page is there
2890          * in the page tables. But it might just be unreadable,
2891          * in which case we just give up and fill the result with
2892          * zeroes.
2893          */
2894         if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
2895                 if (vmf->pte)
2896                         goto warn;
2897
2898                 /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
2899                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2900                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2901                         /* The PTE changed under us, update local tlb */
2902                         if (vmf->pte)
2903                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
2904                         ret = -EAGAIN;
2905                         goto pte_unlock;
2906                 }
2907
2908                 /*
2909                  * The same page can be mapped back since last copy attempt.
2910                  * Try to copy again under PTL.
2911                  */
2912                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
2913                         /*
2914                          * Give a warn in case there can be some obscure
2915                          * use-case
2916                          */
2917 warn:
2918                         WARN_ON_ONCE(1);
2919                         clear_page(kaddr);
2920                 }
2921         }
2922
2923         ret = 0;
2924
2925 pte_unlock:
2926         if (vmf->pte)
2927                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
2928         pagefault_enable();
2929         kunmap_local(kaddr);
2930         flush_dcache_page(dst);
2931
2932         return ret;
2933 }
2934
2935 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
2936 {
2937         struct file *vm_file = vma->vm_file;
2938
2939         if (vm_file)
2940                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
2941
2942         /*
2943          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
2944          * a default GFP_KERNEL for them.
2945          */
2946         return GFP_KERNEL;
2947 }
2948
2949 /*
2950  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
2951  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
2952  *
2953  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
2954  */
2955 static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
2956 {
2957         vm_fault_t ret;
2958         unsigned int old_flags = vmf->flags;
2959
2960         vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
2961
2962         if (vmf->vma->vm_file &&
2963             IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
2964                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2965
2966         ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
2967         /* Restore original flags so that caller is not surprised */
2968         vmf->flags = old_flags;
2969         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
2970                 return ret;
2971         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
2972                 folio_lock(folio);
2973                 if (!folio->mapping) {
2974                         folio_unlock(folio);
2975                         return 0; /* retry */
2976                 }
2977                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
2978         } else
2979                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2980         return ret;
2981 }
2982
2983 /*
2984  * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
2985  *
2986  * The function expects the page to be locked and unlocks it.
2987  */
2988 static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
2989 {
2990         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2991         struct address_space *mapping;
2992         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
2993         bool dirtied;
2994         bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;
2995
2996         dirtied = folio_mark_dirty(folio);
2997         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
2998         /*
2999          * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
3000          * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
3001          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
3002          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
3003          */
3004         mapping = folio_raw_mapping(folio);
3005         folio_unlock(folio);
3006
3007         if (!page_mkwrite)
3008                 file_update_time(vma->vm_file);
3009
3010         /*
3011          * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
3012          *
3013          * mapping may be NULL here because some device drivers do not
3014          * set page.mapping but still dirty their pages
3015          *
3016          * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
3017          * is pinning the mapping, as per above.
3018          */
3019         if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
3020                 struct file *fpin;
3021
3022                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
3023                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3024                 if (fpin) {
3025                         fput(fpin);
3026                         return VM_FAULT_COMPLETED;
3027                 }
3028         }
3029
3030         return 0;
3031 }
3032
3033 /*
3034  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
3035  *
3036  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
3037  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
3038  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
3039  * any related book-keeping.
3040  */
3041 static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3042         __releases(vmf->ptl)
3043 {
3044         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3045         pte_t entry;
3046
3047         VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
3048
3049         if (folio) {
3050                 VM_BUG_ON(folio_test_anon(folio) &&
3051                           !PageAnonExclusive(vmf->page));
3052                 /*
3053                  * Clear the folio's cpupid information as the existing
3054                  * information potentially belongs to a now completely
3055                  * unrelated process.
3056                  */
3057                 folio_xchg_last_cpupid(folio, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
3058         }
3059
3060         flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3061         entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3062         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3063         if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
3064                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3065         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3066         count_vm_event(PGREUSE);
3067 }
3068
3069 /*
3070  * We could add a bitflag somewhere, but for now, we know that all
3071  * vm_ops that have a ->map_pages have been audited and don't need
3072  * the mmap_lock to be held.
3073  */
3074 static inline vm_fault_t vmf_can_call_fault(const struct vm_fault *vmf)
3075 {
3076         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3077
3078         if (vma->vm_ops->map_pages || !(vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK))
3079                 return 0;
3080         vma_end_read(vma);
3081         return VM_FAULT_RETRY;
3082 }
3083
3084 static vm_fault_t vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
3085 {
3086         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3087
3088         if (likely(vma->anon_vma))
3089                 return 0;
3090         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3091                 vma_end_read(vma);
3092                 return VM_FAULT_RETRY;
3093         }
3094         if (__anon_vma_prepare(vma))
3095                 return VM_FAULT_OOM;
3096         return 0;
3097 }
3098
3099 /*
3100  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
3101  * either due to COW or unsharing.
3102  *
3103  * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
3104  * without the ptl held.
3105  *
3106  * High level logic flow:
3107  *
3108  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
3109  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
3110  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
3111  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
3112  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
3113  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
3114  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
3115  */
3116 static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
3117 {
3118         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3119         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3120         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3121         struct folio *old_folio = NULL;
3122         struct folio *new_folio = NULL;
3123         pte_t entry;
3124         int page_copied = 0;
3125         struct mmu_notifier_range range;
3126         vm_fault_t ret;
3127         bool pfn_is_zero;
3128
3129         delayacct_wpcopy_start();
3130
3131         if (vmf->page)
3132                 old_folio = page_folio(vmf->page);
3133         ret = vmf_anon_prepare(vmf);
3134         if (unlikely(ret))
3135                 goto out;
3136
3137         pfn_is_zero = is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte));
3138         new_folio = folio_prealloc(mm, vma, vmf->address, pfn_is_zero);
3139         if (!new_folio)
3140                 goto oom;
3141
3142         if (!pfn_is_zero) {
3143                 int err;
3144
3145                 err = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
3146                 if (err) {
3147                         /*
3148                          * COW failed, if the fault was solved by other,
3149                          * it's fine. If not, userspace would re-fault on
3150                          * the same address and we will handle the fault
3151                          * from the second attempt.
3152                          * The -EHWPOISON case will not be retried.
3153                          */
3154                         folio_put(new_folio);
3155                         if (old_folio)
3156                                 folio_put(old_folio);
3157
3158                         delayacct_wpcopy_end();
3159                         return err == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
3160                 }
3161                 kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
3162         }
3163
3164         __folio_mark_uptodate(new_folio);
3165
3166         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
3167                                 vmf->address & PAGE_MASK,
3168                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
3169         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3170
3171         /*
3172          * Re-check the pte - we dropped the lock
3173          */
3174         vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
3175         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3176                 if (old_folio) {
3177                         if (!folio_test_anon(old_folio)) {
3178                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&old_folio->page));
3179                                 inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3180                         }
3181                 } else {
3182                         ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
3183                         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3184                 }
3185                 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3186                 entry = mk_pte(&new_folio->page, vma->vm_page_prot);
3187                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
3188                 if (unlikely(unshare)) {
3189                         if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3190                                 entry = pte_mksoft_dirty(entry);
3191                         if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3192                                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
3193                 } else {
3194                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3195                 }
3196
3197                 /*
3198                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
3199                  * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
3200                  * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
3201                  * that left a window where the new PTE could be loaded into
3202                  * some TLBs while the old PTE remains in others.
3203                  */
3204                 ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
3205                 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address);
3206                 folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
3207                 /*
3208                  * We call the notify macro here because, when using secondary
3209                  * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
3210                  * new page to be mapped directly into the secondary page table.
3211                  */
3212                 BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
3213                 set_pte_at_notify(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
3214                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3215                 if (old_folio) {
3216                         /*
3217                          * Only after switching the pte to the new page may
3218                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
3219                          * process may come and find the rmap count decremented
3220                          * before the pte is switched to the new page, and
3221                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
3222                          * here still points into it and can be read by other
3223                          * threads.
3224                          *
3225                          * The critical issue is to order this
3226                          * folio_remove_rmap_pte() with the ptp_clear_flush
3227                          * above. Those stores are ordered by (if nothing else,)
3228                          * the barrier present in the atomic_add_negative
3229                          * in folio_remove_rmap_pte();
3230                          *
3231                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
3232                          * no process can access the old page before the
3233                          * decremented mapcount is visible. And the old page
3234                          * cannot be reused until after the decremented
3235                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
3236                          * old page will be flushed before it can be reused.
3237                          */
3238                         folio_remove_rmap_pte(old_folio, vmf->page, vma);
3239                 }
3240
3241                 /* Free the old page.. */
3242                 new_folio = old_folio;
3243                 page_copied = 1;
3244                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3245         } else if (vmf->pte) {
3246                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
3247                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3248         }
3249
3250         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3251
3252         if (new_folio)
3253                 folio_put(new_folio);
3254         if (old_folio) {
3255                 if (page_copied)
3256                         free_swap_cache(&old_folio->page);
3257                 folio_put(old_folio);
3258         }
3259
3260         delayacct_wpcopy_end();
3261         return 0;
3262 oom:
3263         ret = VM_FAULT_OOM;
3264 out:
3265         if (old_folio)
3266                 folio_put(old_folio);
3267
3268         delayacct_wpcopy_end();
3269         return ret;
3270 }
3271
3272 /**
3273  * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
3274  *                        writeable once the page is prepared
3275  *
3276  * @vmf: structure describing the fault
3277  * @folio: the folio of vmf->page
3278  *
3279  * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
3280  * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
3281  * It handles locking of PTE and modifying it.
3282  *
3283  * The function expects the page to be locked or other protection against
3284  * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
3285  *
3286  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
3287  * we acquired PTE lock.
3288  */
3289 static vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3290 {
3291         WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
3292         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3293                                        &vmf->ptl);
3294         if (!vmf->pte)
3295                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3296         /*
3297          * We might have raced with another page fault while we released the
3298          * pte_offset_map_lock.
3299          */
3300         if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
3301                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
3302                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3303                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3304         }
3305         wp_page_reuse(vmf, folio);
3306         return 0;
3307 }
3308
3309 /*
3310  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
3311  * mapping
3312  */
3313 static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
3314 {
3315         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3316
3317         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
3318                 vm_fault_t ret;
3319
3320                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3321                 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
3322                 if (ret)
3323                         return ret;
3324
3325                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
3326                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
3327                 if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
3328                         return ret;
3329                 return finish_mkwrite_fault(vmf, NULL);
3330         }
3331         wp_page_reuse(vmf, NULL);
3332         return 0;
3333 }
3334
3335 static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3336         __releases(vmf->ptl)
3337 {
3338         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3339         vm_fault_t ret = 0;
3340
3341         folio_get(folio);
3342
3343         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3344                 vm_fault_t tmp;
3345
3346                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3347                 tmp = vmf_can_call_fault(vmf);
3348                 if (tmp) {
3349                         folio_put(folio);
3350                         return tmp;
3351                 }
3352
3353                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
3354                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
3355                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3356                         folio_put(folio);
3357                         return tmp;
3358                 }
3359                 tmp = finish_mkwrite_fault(vmf, folio);
3360                 if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
3361                         folio_unlock(folio);
3362                         folio_put(folio);
3363                         return tmp;
3364                 }
3365         } else {
3366                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3367                 folio_lock(folio);
3368         }
3369         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
3370         folio_put(folio);
3371
3372         return ret;
3373 }
3374
3375 static bool wp_can_reuse_anon_folio(struct folio *folio,
3376                                     struct vm_area_struct *vma)
3377 {
3378         /*
3379          * We have to verify under folio lock: these early checks are
3380          * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
3381          * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
3382          *
3383          * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
3384          */
3385         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
3386                 return false;
3387         if (!folio_test_lru(folio))
3388                 /*
3389                  * We cannot easily detect+handle references from
3390                  * remote LRU caches or references to LRU folios.
3391                  */
3392                 lru_add_drain();
3393         if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
3394                 return false;
3395         if (!folio_trylock(folio))
3396                 return false;
3397         if (folio_test_swapcache(folio))
3398                 folio_free_swap(folio);
3399         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
3400                 folio_unlock(folio);
3401                 return false;
3402         }
3403         /*
3404          * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
3405          * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
3406          * sunglasses. Hit it.
3407          */
3408         folio_move_anon_rmap(folio, vma);
3409         folio_unlock(folio);
3410         return true;
3411 }
3412
3413 /*
3414  * This routine handles present pages, when
3415  * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
3416  * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
3417  *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
3418  *
3419  * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
3420  * shared-page counter for the old page.
3421  *
3422  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
3423  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
3424  * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
3425  * done any necessary COW.
3426  *
3427  * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
3428  * though the page will change only once the write actually happens. This
3429  * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
3430  *
3431  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3432  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
3433  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
3434  */
3435 static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
3436         __releases(vmf->ptl)
3437 {
3438         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3439         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3440         struct folio *folio = NULL;
3441         pte_t pte;
3442
3443         if (likely(!unshare)) {
3444                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
3445                         if (!userfaultfd_wp_async(vma)) {
3446                                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3447                                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
3448                         }
3449
3450                         /*
3451                          * Nothing needed (cache flush, TLB invalidations,
3452                          * etc.) because we're only removing the uffd-wp bit,
3453                          * which is completely invisible to the user.
3454                          */
3455                         pte = pte_clear_uffd_wp(ptep_get(vmf->pte));
3456
3457                         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
3458                         /*
3459                          * Update this to be prepared for following up CoW
3460                          * handling
3461                          */
3462                         vmf->orig_pte = pte;
3463                 }
3464
3465                 /*
3466                  * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
3467                  * is flushed in this case before copying.
3468                  */
3469                 if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
3470                              mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
3471                         flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
3472         }
3473
3474         vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);
3475
3476         if (vmf->page)
3477                 folio = page_folio(vmf->page);
3478
3479         /*
3480          * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
3481          * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
3482          */
3483         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
3484                 /*
3485                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
3486                  * VM_PFNMAP VMA.
3487                  *
3488                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
3489                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
3490                  */
3491                 if (!vmf->page)
3492                         return wp_pfn_shared(vmf);
3493                 return wp_page_shared(vmf, folio);
3494         }
3495
3496         /*
3497          * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
3498          * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
3499          *
3500          * If we encounter a page that is marked exclusive, we must reuse
3501          * the page without further checks.
3502          */
3503         if (folio && folio_test_anon(folio) &&
3504             (PageAnonExclusive(vmf->page) || wp_can_reuse_anon_folio(folio, vma))) {
3505                 if (!PageAnonExclusive(vmf->page))
3506                         SetPageAnonExclusive(vmf->page);
3507                 if (unlikely(unshare)) {
3508                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3509                         return 0;
3510                 }
3511                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3512                 return 0;
3513         }
3514         /*
3515          * Ok, we need to copy. Oh, well..
3516          */
3517         if (folio)
3518                 folio_get(folio);
3519
3520         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3521 #ifdef CONFIG_KSM
3522         if (folio && folio_test_ksm(folio))
3523                 count_vm_event(COW_KSM);
3524 #endif
3525         return wp_page_copy(vmf);
3526 }
3527
3528 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
3529                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
3530                 struct zap_details *details)
3531 {
3532         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
3533 }
3534
3535 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
3536                                             pgoff_t first_index,
3537                                             pgoff_t last_index,
3538                                             struct zap_details *details)
3539 {
3540         struct vm_area_struct *vma;
3541         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
3542
3543         vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
3544                 vba = vma->vm_pgoff;
3545                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
3546                 zba = max(first_index, vba);
3547                 zea = min(last_index, vea);
3548
3549                 unmap_mapping_range_vma(vma,
3550                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3551                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3552                                 details);
3553         }
3554 }
3555
3556 /**
3557  * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
3558  * @folio: The locked folio to be unmapped.
3559  *
3560  * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
3561  * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
3562  * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
3563  * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
3564  * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
3565  * to unmap it finally.
3566  */
3567 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
3568 {
3569         struct address_space *mapping = folio->mapping;
3570         struct zap_details details = { };
3571         pgoff_t first_index;
3572         pgoff_t last_index;
3573
3574         VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3575
3576         first_index = folio->index;
3577         last_index = folio_next_index(folio) - 1;
3578
3579         details.even_cows = false;
3580         details.single_folio = folio;
3581         details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
3582
3583         i_mmap_lock_read(mapping);
3584         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3585                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3586                                          last_index, &details);
3587         i_mmap_unlock_read(mapping);
3588 }
3589
3590 /**
3591  * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
3592  * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
3593  * @start: Index of first page to be unmapped.
3594  * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
3595  * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
3596  *
3597  * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
3598  * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
3599  * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
3600  * cache.
3601  */
3602 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
3603                 pgoff_t nr, bool even_cows)
3604 {
3605         struct zap_details details = { };
3606         pgoff_t first_index = start;
3607         pgoff_t last_index = start + nr - 1;
3608
3609         details.even_cows = even_cows;
3610         if (last_index < first_index)
3611                 last_index = ULONG_MAX;
3612
3613         i_mmap_lock_read(mapping);
3614         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3615                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3616                                          last_index, &details);
3617         i_mmap_unlock_read(mapping);
3618 }
3619 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);
3620
3621 /**
3622  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
3623  * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
3624  * file.
3625  *
3626  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
3627  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
3628  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
3629  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
3630  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
3631  * partial pages.
3632  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
3633  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
3634  * end of the file.
3635  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
3636  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
3637  */
3638 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
3639                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
3640 {
3641         pgoff_t hba = (pgoff_t)(holebegin) >> PAGE_SHIFT;
3642         pgoff_t hlen = ((pgoff_t)(holelen) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3643
3644         /* Check for overflow. */
3645         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
3646                 long long holeend =
3647                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3648                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
3649                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
3650         }
3651
3652         unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
3653 }
3654 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
3655
3656 /*
3657  * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
3658  */
3659 static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
3660 {
3661         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3662         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3663         struct mmu_notifier_range range;
3664         vm_fault_t ret;
3665
3666         /*
3667          * We need a reference to lock the folio because we don't hold
3668          * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
3669          * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
3670          * have been removed already. If it happens to have already
3671          * been re-allocated after being freed all we do is lock and
3672          * unlock it.
3673          */
3674         if (!folio_try_get(folio))
3675                 return 0;
3676
3677         ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3678         if (ret) {
3679                 folio_put(folio);
3680                 return ret;
3681         }
3682         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
3683                                 vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
3684                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
3685         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3686
3687         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3688                                 &vmf->ptl);
3689         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3690                 restore_exclusive_pte(vma, vmf->page, vmf->address, vmf->pte);
3691
3692         if (vmf->pte)
3693                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3694         folio_unlock(folio);
3695         folio_put(folio);
3696
3697         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3698         return 0;
3699 }
3700
3701 static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
3702                                            struct vm_area_struct *vma,
3703                                            unsigned int fault_flags)
3704 {
3705         if (!folio_test_swapcache(folio))
3706                 return false;
3707         if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
3708             folio_test_mlocked(folio))
3709                 return true;
3710         /*
3711          * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3712          * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3713          * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
3714          * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
3715          */
3716         return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
3717                 folio_ref_count(folio) == 2;
3718 }
3719
3720 static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
3721 {
3722         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
3723                                        vmf->address, &vmf->ptl);
3724         if (!vmf->pte)
3725                 return 0;
3726         /*
3727          * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
3728          * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
3729          *
3730          * This should also cover the case where e.g. the pte changed
3731          * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
3732          * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
3733          */
3734         if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
3735                 pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
3736         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3737         return 0;
3738 }
3739
3740 static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
3741 {
3742         if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
3743                 return do_anonymous_page(vmf);
3744         else
3745                 return do_fault(vmf);
3746 }
3747
3748 /*
3749  * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
3750  * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
3751  */
3752 static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
3753 {
3754         /*
3755          * Just in case there're leftover special ptes even after the region
3756          * got unregistered - we can simply clear them.
3757          */
3758         if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
3759                 return pte_marker_clear(vmf);
3760
3761         return do_pte_missing(vmf);
3762 }
3763
3764 static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
3765 {
3766         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3767         unsigned long marker = pte_marker_get(entry);
3768
3769         /*
3770          * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
3771          * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
3772          */
3773         if (WARN_ON_ONCE(!marker))
3774                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3775
3776         /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
3777         if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
3778                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3779
3780         if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
3781                 return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);
3782
3783         /* This is an unknown pte marker */
3784         return VM_FAULT_SIGBUS;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3789  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3790  * We return with pte unmapped and unlocked.
3791  *
3792  * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
3793  * as does filemap_fault().
3794  */
3795 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
3796 {
3797         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3798         struct folio *swapcache, *folio = NULL;
3799         struct page *page;
3800         struct swap_info_struct *si = NULL;
3801         rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
3802         bool exclusive = false;
3803         swp_entry_t entry;
3804         pte_t pte;
3805         vm_fault_t ret = 0;
3806         void *shadow = NULL;
3807
3808         if (!pte_unmap_same(vmf))
3809                 goto out;
3810
3811         entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3812         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
3813                 if (is_migration_entry(entry)) {
3814                         migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3815                                              vmf->address);
3816                 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
3817                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3818                         ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
3819                 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
3820                         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3821                                 /*
3822                                  * migrate_to_ram is not yet ready to operate
3823                                  * under VMA lock.
3824                                  */
3825                                 vma_end_read(vma);
3826                                 ret = VM_FAULT_RETRY;
3827                                 goto out;
3828                         }
3829
3830                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3831                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3832                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3833                         if (unlikely(!vmf->pte ||
3834                                      !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
3835                                                         vmf->orig_pte)))
3836                                 goto unlock;
3837
3838                         /*
3839                          * Get a page reference while we know the page can't be
3840                          * freed.
3841                          */
3842                         get_page(vmf->page);
3843                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3844                         ret = vmf->page->pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
3845                         put_page(vmf->page);
3846                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
3847                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3848                 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
3849                         ret = handle_pte_marker(vmf);
3850                 } else {
3851                         print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
3852                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3853                 }
3854                 goto out;
3855         }
3856
3857         /* Prevent swapoff from happening to us. */
3858         si = get_swap_device(entry);
3859         if (unlikely(!si))
3860                 goto out;
3861
3862         folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
3863         if (folio)
3864                 page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
3865         swapcache = folio;
3866
3867         if (!folio) {
3868                 if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
3869                     __swap_count(entry) == 1) {
3870                         /* skip swapcache */
3871                         folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0,
3872                                                 vma, vmf->address, false);
3873                         page = &folio->page;
3874                         if (folio) {
3875                                 __folio_set_locked(folio);
3876                                 __folio_set_swapbacked(folio);
3877
3878                                 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio,
3879                                                         vma->vm_mm, GFP_KERNEL,
3880                                                         entry)) {
3881                                         ret = VM_FAULT_OOM;
3882                                         goto out_page;
3883                                 }
3884                                 mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
3885
3886                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
3887                                 if (shadow)
3888                                         workingset_refault(folio, shadow);
3889
3890                                 folio_add_lru(folio);
3891
3892                                 /* To provide entry to swap_read_folio() */
3893                                 folio->swap = entry;
3894                                 swap_read_folio(folio, true, NULL);
3895                                 folio->private = NULL;
3896                         }
3897                 } else {
3898                         page = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3899                                                 vmf);
3900                         if (page)
3901                                 folio = page_folio(page);
3902                         swapcache = folio;
3903                 }
3904
3905                 if (!folio) {
3906                         /*
3907                          * Back out if somebody else faulted in this pte
3908                          * while we released the pte lock.
3909                          */
3910                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3911                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3912                         if (likely(vmf->pte &&
3913                                    pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3914                                 ret = VM_FAULT_OOM;
3915                         goto unlock;
3916                 }
3917
3918                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
3919                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
3920                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
3921                 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
3922         } else if (PageHWPoison(page)) {
3923                 /*
3924                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
3925                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
3926                  */
3927                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3928                 goto out_release;
3929         }
3930
3931         ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3932         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
3933                 goto out_release;
3934
3935         if (swapcache) {
3936                 /*
3937                  * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
3938                  * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
3939                  * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
3940                  * swapcache, we need to check that the page's swap has not
3941                  * changed.
3942                  */
3943                 if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
3944                              page_swap_entry(page).val != entry.val))
3945                         goto out_page;
3946
3947                 /*
3948                  * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
3949                  * page->index of !PageKSM() pages would be nonlinear inside the
3950                  * anon VMA -- PageKSM() is lost on actual swapout.
3951                  */
3952                 folio = ksm_might_need_to_copy(folio, vma, vmf->address);
3953                 if (unlikely(!folio)) {
3954                         ret = VM_FAULT_OOM;
3955                         folio = swapcache;
3956                         goto out_page;
3957                 } else if (unlikely(folio == ERR_PTR(-EHWPOISON))) {
3958                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3959                         folio = swapcache;
3960                         goto out_page;
3961                 }
3962                 if (folio != swapcache)
3963                         page = folio_page(folio, 0);
3964
3965                 /*
3966                  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3967                  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3968                  * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
3969                  * caches if required.
3970                  */
3971                 if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
3972                     !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
3973                         lru_add_drain();
3974         }
3975
3976         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
3977
3978         /*
3979          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
3980          */
3981         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3982                         &vmf->ptl);
3983         if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3984                 goto out_nomap;
3985
3986         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
3987                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3988                 goto out_nomap;
3989         }
3990
3991         /*
3992          * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
3993          * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
3994          * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
3995          * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
3996          * check after taking the PT lock and making sure that nobody
3997          * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
3998          */
3999         BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
4000         BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
4001
4002         /*
4003          * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
4004          * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
4005          */
4006         if (!folio_test_ksm(folio)) {
4007                 exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
4008                 if (folio != swapcache) {
4009                         /*
4010                          * We have a fresh page that is not exposed to the
4011                          * swapcache -> certainly exclusive.
4012                          */
4013                         exclusive = true;
4014                 } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
4015                           data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
4016                         /*
4017                          * This is tricky: not all swap backends support
4018                          * concurrent page modifications while under writeback.
4019                          *
4020                          * So if we stumble over such a page in the swapcache
4021                          * we must not set the page exclusive, otherwise we can
4022                          * map it writable without further checks and modify it
4023                          * while still under writeback.
4024                          *
4025                          * For these problematic swap backends, simply drop the
4026                          * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
4027                          * writeback only if we fully unmapped the page and
4028                          * there are no unexpected references on the page after
4029                          * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
4030                          * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
4031                          * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
4032                          * it only R/O is fine.
4033                          */
4034                         exclusive = false;
4035                 }
4036         }
4037
4038         /*
4039          * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
4040          * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
4041          * so this must be called before swap_free().
4042          */
4043         arch_swap_restore(entry, folio);
4044
4045         /*
4046          * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
4047          * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
4048          * yet.
4049          */
4050         swap_free(entry);
4051         if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
4052                 folio_free_swap(folio);
4053
4054         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4055         dec_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS);
4056         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4057
4058         /*
4059          * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
4060          * certainly not shared either because we just allocated them without
4061          * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
4062          * exclusivity.
4063          */
4064         if (!folio_test_ksm(folio) &&
4065             (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
4066                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4067                         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
4068                         vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
4069                 }
4070                 rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
4071         }
4072         flush_icache_page(vma, page);
4073         if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
4074                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
4075         if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
4076                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
4077         vmf->orig_pte = pte;
4078
4079         /* ksm created a completely new copy */
4080         if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
4081                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, vmf->address);
4082                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4083         } else {
4084                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, vmf->address,
4085                                         rmap_flags);
4086         }
4087
4088         VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
4089                         (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
4090         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
4091         arch_do_swap_page(vma->vm_mm, vma, vmf->address, pte, vmf->orig_pte);
4092
4093         folio_unlock(folio);
4094         if (folio != swapcache && swapcache) {
4095                 /*
4096                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
4097                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
4098                  * (to avoid false positives from pte_same). For
4099                  * further safety release the lock after the swap_free
4100                  * so that the swap count won't change under a
4101                  * parallel locked swapcache.
4102                  */
4103                 folio_unlock(swapcache);
4104                 folio_put(swapcache);
4105         }
4106
4107         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4108                 ret |= do_wp_page(vmf);
4109                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
4110                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
4111                 goto out;
4112         }
4113
4114         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4115         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4116 unlock:
4117         if (vmf->pte)
4118                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4119 out:
4120         if (si)
4121                 put_swap_device(si);
4122         return ret;
4123 out_nomap:
4124         if (vmf->pte)
4125                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4126 out_page:
4127         folio_unlock(folio);
4128 out_release:
4129         folio_put(folio);
4130         if (folio != swapcache && swapcache) {
4131                 folio_unlock(swapcache);
4132                 folio_put(swapcache);
4133         }
4134         if (si)
4135                 put_swap_device(si);
4136         return ret;
4137 }
4138
4139 static bool pte_range_none(pte_t *pte, int nr_pages)
4140 {
4141         int i;
4142
4143         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
4144                 if (!pte_none(ptep_get_lockless(pte + i)))
4145                         return false;
4146         }
4147
4148         return true;
4149 }
4150
4151 static struct folio *alloc_anon_folio(struct vm_fault *vmf)
4152 {
4153 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4154         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4155         unsigned long orders;
4156         struct folio *folio;
4157         unsigned long addr;
4158         pte_t *pte;
4159         gfp_t gfp;
4160         int order;
4161
4162         /*
4163          * If uffd is active for the vma we need per-page fault fidelity to
4164          * maintain the uffd semantics.
4165          */
4166         if (unlikely(userfaultfd_armed(vma)))
4167                 goto fallback;
4168
4169         /*
4170          * Get a list of all the (large) orders below PMD_ORDER that are enabled
4171          * for this vma. Then filter out the orders that can't be allocated over
4172          * the faulting address and still be fully contained in the vma.
4173          */
4174         orders = thp_vma_allowable_orders(vma, vma->vm_flags, false, true, true,
4175                                           BIT(PMD_ORDER) - 1);
4176         orders = thp_vma_suitable_orders(vma, vmf->address, orders);
4177
4178         if (!orders)
4179                 goto fallback;
4180
4181         pte = pte_offset_map(vmf->pmd, vmf->address & PMD_MASK);
4182         if (!pte)
4183                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
4184
4185         /*
4186          * Find the highest order where the aligned range is completely
4187          * pte_none(). Note that all remaining orders will be completely
4188          * pte_none().
4189          */
4190         order = highest_order(orders);
4191         while (orders) {
4192                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4193                 if (pte_range_none(pte + pte_index(addr), 1 << order))
4194                         break;
4195                 order = next_order(&orders, order);
4196         }
4197
4198         pte_unmap(pte);
4199
4200         /* Try allocating the highest of the remaining orders. */
4201         gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
4202         while (orders) {
4203                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4204                 folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr, true);
4205                 if (folio) {
4206                         clear_huge_page(&folio->page, vmf->address, 1 << order);
4207                         return folio;
4208                 }
4209                 order = next_order(&orders, order);
4210         }
4211
4212 fallback:
4213 #endif
4214         return vma_alloc_zeroed_movable_folio(vmf->vma, vmf->address);
4215 }
4216
4217 /*
4218  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4219  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
4220  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
4221  */
4222 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
4223 {
4224         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4225         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4226         unsigned long addr = vmf->address;
4227         struct folio *folio;
4228         vm_fault_t ret = 0;
4229         int nr_pages = 1;
4230         pte_t entry;
4231         int i;
4232
4233         /* File mapping without ->vm_ops ? */
4234         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
4235                 return VM_FAULT_SIGBUS;
4236
4237         /*
4238          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
4239          * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
4240          */
4241         if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
4242                 return VM_FAULT_OOM;
4243
4244         /* Use the zero-page for reads */
4245         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4246                         !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
4247                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
4248                                                 vma->vm_page_prot));
4249                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4250                                 vmf->address, &vmf->ptl);
4251                 if (!vmf->pte)
4252                         goto unlock;
4253                 if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4254                         update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4255                         goto unlock;
4256                 }
4257                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4258                 if (ret)
4259                         goto unlock;
4260                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4261                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4262                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4263                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4264                 }
4265                 goto setpte;
4266         }
4267
4268         /* Allocate our own private page. */
4269         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
4270                 goto oom;
4271         /* Returns NULL on OOM or ERR_PTR(-EAGAIN) if we must retry the fault */
4272         folio = alloc_anon_folio(vmf);
4273         if (IS_ERR(folio))
4274                 return 0;
4275         if (!folio)
4276                 goto oom;
4277
4278         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
4279         addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr_pages * PAGE_SIZE);
4280
4281         if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
4282                 goto oom_free_page;
4283         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
4284
4285         /*
4286          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
4287          * preceding stores to the page contents become visible before
4288          * the set_pte_at() write.
4289          */
4290         __folio_mark_uptodate(folio);
4291
4292         entry = mk_pte(&folio->page, vma->vm_page_prot);
4293         entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4294         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
4295                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4296
4297         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
4298         if (!vmf->pte)
4299                 goto release;
4300         if (nr_pages == 1 && vmf_pte_changed(vmf)) {
4301                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
4302                 goto release;
4303         } else if (nr_pages > 1 && !pte_range_none(vmf->pte, nr_pages)) {
4304                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
4305                         update_mmu_tlb(vma, addr + PAGE_SIZE * i, vmf->pte + i);
4306                 goto release;
4307         }
4308
4309         ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4310         if (ret)
4311                 goto release;
4312
4313         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4314         if (userfaultfd_missing(vma)) {
4315                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4316                 folio_put(folio);
4317                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4318         }
4319
4320         folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
4321         add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr_pages);
4322         folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4323         folio_add_lru_vma(folio, vma);
4324 setpte:
4325         if (uffd_wp)
4326                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4327         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr_pages);
4328
4329         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4330         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr_pages);
4331 unlock:
4332         if (vmf->pte)
4333                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4334         return ret;
4335 release:
4336         folio_put(folio);
4337         goto unlock;
4338 oom_free_page:
4339         folio_put(folio);
4340 oom:
4341         return VM_FAULT_OOM;
4342 }
4343
4344 /*
4345  * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
4346  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
4347  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
4348  */
4349 static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
4350 {
4351         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4352         struct folio *folio;
4353         vm_fault_t ret;
4354
4355         /*
4356          * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
4357          * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
4358          *                              lock_page(A)
4359          *                              SetPageWriteback(A)
4360          *                              unlock_page(A)
4361          * lock_page(B)
4362          *                              lock_page(B)
4363          * pte_alloc_one
4364          *   shrink_page_list
4365          *     wait_on_page_writeback(A)
4366          *                              SetPageWriteback(B)
4367          *                              unlock_page(B)
4368          *                              # flush A, B to clear the writeback
4369          */
4370         if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
4371                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4372                 if (!vmf->prealloc_pte)
4373                         return VM_FAULT_OOM;
4374         }
4375
4376         ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
4377         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
4378                             VM_FAULT_DONE_COW)))
4379                 return ret;
4380
4381         folio = page_folio(vmf->page);
4382         if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
4383                 vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
4384                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
4385                         if (page_mapped(vmf->page))
4386                                 unmap_mapping_folio(folio);
4387                         /* Retry if a clean folio was removed from the cache. */
4388                         if (mapping_evict_folio(folio->mapping, folio))
4389                                 poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
4390                         folio_unlock(folio);
4391                 }
4392                 folio_put(folio);
4393                 vmf->page = NULL;
4394                 return poisonret;
4395         }
4396
4397         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
4398                 folio_lock(folio);
4399         else
4400                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_test_locked(folio), vmf->page);
4401
4402         return ret;
4403 }
4404
4405 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4406 static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
4407 {
4408         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4409
4410         pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
4411         /*
4412          * We are going to consume the prealloc table,
4413          * count that as nr_ptes.
4414          */
4415         mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
4416         vmf->prealloc_pte = NULL;
4417 }
4418
4419 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4420 {
4421         struct folio *folio = page_folio(page);
4422         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4423         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4424         unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
4425         pmd_t entry;
4426         vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;
4427
4428         if (!thp_vma_suitable_order(vma, haddr, PMD_ORDER))
4429                 return ret;
4430
4431         if (page != &folio->page || folio_order(folio) != HPAGE_PMD_ORDER)
4432                 return ret;
4433
4434         /*
4435          * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
4436          * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
4437          * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
4438          * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
4439          */
4440         if (unlikely(folio_test_has_hwpoisoned(folio)))
4441                 return ret;
4442
4443         /*
4444          * Archs like ppc64 need additional space to store information
4445          * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
4446          */
4447         if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
4448                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4449                 if (!vmf->prealloc_pte)
4450                         return VM_FAULT_OOM;
4451         }
4452
4453         vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
4454         if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
4455                 goto out;
4456
4457         flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);
4458
4459         entry = mk_huge_pmd(page, vma->vm_page_prot);
4460         if (write)
4461                 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
4462
4463         add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page), HPAGE_PMD_NR);
4464         folio_add_file_rmap_pmd(folio, page, vma);
4465
4466         /*
4467          * deposit and withdraw with pmd lock held
4468          */
4469         if (arch_needs_pgtable_deposit())
4470                 deposit_prealloc_pte(vmf);
4471
4472         set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);
4473
4474         update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);
4475
4476         /* fault is handled */
4477         ret = 0;
4478         count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
4479 out:
4480         spin_unlock(vmf->ptl);
4481         return ret;
4482 }
4483 #else
4484 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4485 {
4486         return VM_FAULT_FALLBACK;
4487 }
4488 #endif
4489
4490 /**
4491  * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
4492  * @vmf: Fault decription.
4493  * @folio: The folio that contains @page.
4494  * @page: The first page to create a PTE for.
4495  * @nr: The number of PTEs to create.
4496  * @addr: The first address to create a PTE for.
4497  */
4498 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
4499                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
4500 {
4501         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4502         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4503         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4504         bool prefault = in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
4505         pte_t entry;
4506
4507         flush_icache_pages(vma, page, nr);
4508         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4509
4510         if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
4511                 entry = pte_mkold(entry);
4512         else
4513                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4514
4515         if (write)
4516                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4517         if (unlikely(uffd_wp))
4518                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4519         /* copy-on-write page */
4520         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4521                 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr);
4522                 VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
4523                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4524                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4525         } else {
4526                 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(page), nr);
4527                 folio_add_file_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
4528         }
4529         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);
4530
4531         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
4532         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
4533 }
4534
4535 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
4536 {
4537         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
4538                 return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
4539
4540         return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
4541 }
4542
4543 /**
4544  * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
4545  *
4546  * @vmf: structure describing the fault
4547  *
4548  * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
4549  * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
4550  * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
4551  * addition.
4552  *
4553  * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
4554  * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
4555  *
4556  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
4557  */
4558 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
4559 {
4560         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4561         struct page *page;
4562         vm_fault_t ret;
4563
4564         /* Did we COW the page? */
4565         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4566                 page = vmf->cow_page;
4567         else
4568                 page = vmf->page;
4569
4570         /*
4571          * check even for read faults because we might have lost our CoWed
4572          * page
4573          */
4574         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4575                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4576                 if (ret)
4577                         return ret;
4578         }
4579
4580         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4581                 if (PageTransCompound(page)) {
4582                         ret = do_set_pmd(vmf, page);
4583                         if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
4584                                 return ret;
4585                 }
4586
4587                 if (vmf->prealloc_pte)
4588                         pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
4589                 else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
4590                         return VM_FAULT_OOM;
4591         }
4592
4593         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4594                                       vmf->address, &vmf->ptl);
4595         if (!vmf->pte)
4596                 return VM_FAULT_NOPAGE;
4597
4598         /* Re-check under ptl */
4599         if (likely(!vmf_pte_changed(vmf))) {
4600                 struct folio *folio = page_folio(page);
4601
4602                 set_pte_range(vmf, folio, page, 1, vmf->address);
4603                 ret = 0;
4604         } else {
4605                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4606                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4607         }
4608
4609         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4610         return ret;
4611 }
4612
4613 static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
4614         65536 >> PAGE_SHIFT;
4615
4616 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
4617 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
4618 {
4619         *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
4620         return 0;
4621 }
4622
4623 /*
4624  * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
4625  * what do_fault_around() expects to see.
4626  */
4627 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
4628 {
4629         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
4630                 return -EINVAL;
4631
4632         /*
4633          * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
4634          * at all. See should_fault_around().
4635          */
4636         fault_around_pages = max(rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT, 1UL);
4637
4638         return 0;
4639 }
4640 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
4641                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
4642
4643 static int __init fault_around_debugfs(void)
4644 {
4645         debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
4646                                    &fault_around_bytes_fops);
4647         return 0;
4648 }
4649 late_initcall(fault_around_debugfs);
4650 #endif
4651
4652 /*
4653  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
4654  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
4655  * faults to handle.
4656  *
4657  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
4658  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
4659  *
4660  * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
4661  * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
4662  *
4663  * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
4664  * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
4665  * to PTRS_PER_PTE.
4666  *
4667  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
4668  * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
4669  * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
4670  * that we don't cross page table boundaries.
4671  */
4672 static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4673 {
4674         pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
4675         pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
4676         /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
4677         pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
4678         pgoff_t from_pte, to_pte;
4679         vm_fault_t ret;
4680
4681         /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
4682         from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
4683                        pte_off - min(pte_off, vma_off));
4684
4685         /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
4686         to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
4687                       pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;
4688
4689         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4690                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
4691                 if (!vmf->prealloc_pte)
4692                         return VM_FAULT_OOM;
4693         }
4694
4695         rcu_read_lock();
4696         ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
4697                         vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
4698                         vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
4699         rcu_read_unlock();
4700
4701         return ret;
4702 }
4703
4704 /* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
4705 static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4706 {
4707         /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
4708         if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
4709                 return false;
4710
4711         if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
4712                 return false;
4713
4714         /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
4715         return fault_around_pages > 1;
4716 }
4717
4718 static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
4719 {
4720         vm_fault_t ret = 0;
4721         struct folio *folio;
4722
4723         /*
4724          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
4725          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
4726          * something).
4727          */
4728         if (should_fault_around(vmf)) {
4729                 ret = do_fault_around(vmf);
4730                 if (ret)
4731                         return ret;
4732         }
4733
4734         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4735         if (ret)
4736                 return ret;
4737
4738         ret = __do_fault(vmf);
4739         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4740                 return ret;
4741
4742         ret |= finish_fault(vmf);
4743         folio = page_folio(vmf->page);
4744         folio_unlock(folio);
4745         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4746                 folio_put(folio);
4747         return ret;
4748 }
4749
4750 static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
4751 {
4752         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4753         struct folio *folio;
4754         vm_fault_t ret;
4755
4756         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4757         if (!ret)
4758                 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
4759         if (ret)
4760                 return ret;
4761
4762         folio = folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, false);
4763         if (!folio)
4764                 return VM_FAULT_OOM;
4765
4766         vmf->cow_page = &folio->page;
4767
4768         ret = __do_fault(vmf);
4769         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4770                 goto uncharge_out;
4771         if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
4772                 return ret;
4773
4774         copy_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma);
4775         __folio_mark_uptodate(folio);
4776
4777         ret |= finish_fault(vmf);
4778         unlock_page(vmf->page);
4779         put_page(vmf->page);
4780         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4781                 goto uncharge_out;
4782         return ret;
4783 uncharge_out:
4784         folio_put(folio);
4785         return ret;
4786 }
4787
4788 static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
4789 {
4790         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4791         vm_fault_t ret, tmp;
4792         struct folio *folio;
4793
4794         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4795         if (ret)
4796                 return ret;
4797
4798         ret = __do_fault(vmf);
4799         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4800                 return ret;
4801
4802         folio = page_folio(vmf->page);
4803
4804         /*
4805          * Check if the backing address space wants to know that the page is
4806          * about to become writable
4807          */
4808         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
4809                 folio_unlock(folio);
4810                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
4811                 if (unlikely(!tmp ||
4812                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
4813                         folio_put(folio);
4814                         return tmp;
4815                 }
4816         }
4817
4818         ret |= finish_fault(vmf);
4819         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
4820                                         VM_FAULT_RETRY))) {
4821                 folio_unlock(folio);
4822                 folio_put(folio);
4823                 return ret;
4824         }
4825
4826         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
4827         return ret;
4828 }
4829
4830 /*
4831  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4832  * but allow concurrent faults).
4833  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
4834  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
4835  * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
4836  * by other thread calling munmap()).
4837  */
4838 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
4839 {
4840         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4841         struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
4842         vm_fault_t ret;
4843
4844         /*
4845          * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
4846          */
4847         if (!vma->vm_ops->fault) {
4848                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
4849                                                vmf->address, &vmf->ptl);
4850                 if (unlikely(!vmf->pte))
4851                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4852                 else {
4853                         /*
4854                          * Make sure this is not a temporary clearing of pte
4855                          * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
4856                          * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
4857                          * we don't have concurrent modification by hardware
4858                          * followed by an update.
4859                          */
4860                         if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
4861                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4862                         else
4863                                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4864
4865                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4866                 }
4867         } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
4868                 ret = do_read_fault(vmf);
4869         else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4870                 ret = do_cow_fault(vmf);
4871         else
4872                 ret = do_shared_fault(vmf);
4873
4874         /* preallocated pagetable is unused: free it */
4875         if (vmf->prealloc_pte) {
4876                 pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
4877                 vmf->prealloc_pte = NULL;
4878         }
4879         return ret;
4880 }
4881
4882 int numa_migrate_prep(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
4883                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags)
4884 {
4885         folio_get(folio);
4886
4887         /* Record the current PID acceesing VMA */
4888         vma_set_access_pid_bit(vma);
4889
4890         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
4891         if (page_nid == numa_node_id()) {
4892                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
4893                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
4894         }
4895
4896         return mpol_misplaced(folio, vma, addr);
4897 }
4898
4899 static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
4900 {
4901         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4902         struct folio *folio = NULL;
4903         int nid = NUMA_NO_NODE;
4904         bool writable = false;
4905         int last_cpupid;
4906         int target_nid;
4907         pte_t pte, old_pte;
4908         int flags = 0;
4909
4910         /*
4911          * The "pte" at this point cannot be used safely without
4912          * validation through pte_unmap_same(). It's of NUMA type but
4913          * the pfn may be screwed if the read is non atomic.
4914          */
4915         spin_lock(vmf->ptl);
4916         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
4917                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4918                 goto out;
4919         }
4920
4921         /* Get the normal PTE  */
4922         old_pte = ptep_get(vmf->pte);
4923         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
4924
4925         /*
4926          * Detect now whether the PTE could be writable; this information
4927          * is only valid while holding the PT lock.
4928          */
4929         writable = pte_write(pte);
4930         if (!writable && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma) &&
4931             can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
4932                 writable = true;
4933
4934         folio = vm_normal_folio(vma, vmf->address, pte);
4935         if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
4936                 goto out_map;
4937
4938         /* TODO: handle PTE-mapped THP */
4939         if (folio_test_large(folio))
4940                 goto out_map;
4941
4942         /*
4943          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
4944          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
4945          * the case where a mapping is writable but the process never writes
4946          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
4947          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
4948          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
4949          */
4950         if (!writable)
4951                 flags |= TNF_NO_GROUP;
4952
4953         /*
4954          * Flag if the folio is shared between multiple address spaces. This
4955          * is later used when determining whether to group tasks together
4956          */
4957         if (folio_estimated_sharers(folio) > 1 && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
4958                 flags |= TNF_SHARED;
4959
4960         nid = folio_nid(folio);
4961         /*
4962          * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
4963          * to record page access time.  So use default value.
4964          */
4965         if ((sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
4966             !node_is_toptier(nid))
4967                 last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
4968         else
4969                 last_cpupid = folio_last_cpupid(folio);
4970         target_nid = numa_migrate_prep(folio, vma, vmf->address, nid, &flags);
4971         if (target_nid == NUMA_NO_NODE) {
4972                 folio_put(folio);
4973                 goto out_map;
4974         }
4975         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4976         writable = false;
4977
4978         /* Migrate to the requested node */
4979         if (migrate_misplaced_folio(folio, vma, target_nid)) {
4980                 nid = target_nid;
4981                 flags |= TNF_MIGRATED;
4982         } else {
4983                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
4984                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4985                                                vmf->address, &vmf->ptl);
4986                 if (unlikely(!vmf->pte))
4987                         goto out;
4988                 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
4989                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4990                         goto out;
4991                 }
4992                 goto out_map;
4993         }
4994
4995 out:
4996         if (nid != NUMA_NO_NODE)
4997                 task_numa_fault(last_cpupid, nid, 1, flags);
4998         return 0;
4999 out_map:
5000         /*
5001          * Make it present again, depending on how arch implements
5002          * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
5003          */
5004         old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, vmf->address, vmf->pte);
5005         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5006         pte = pte_mkyoung(pte);
5007         if (writable)
5008                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
5009         ptep_modify_prot_commit(vma, vmf->address, vmf->pte, old_pte, pte);
5010         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
5011         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5012         goto out;
5013 }
5014
5015 static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5016 {
5017         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5018         if (vma_is_anonymous(vma))
5019                 return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
5020         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5021                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5022         return VM_FAULT_FALLBACK;
5023 }
5024
5025 /* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
5026 static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5027 {
5028         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5029         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
5030         vm_fault_t ret;
5031
5032         if (vma_is_anonymous(vma)) {
5033                 if (likely(!unshare) &&
5034                     userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd)) {
5035                         if (userfaultfd_wp_async(vmf->vma))
5036                                 goto split;
5037                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
5038                 }
5039                 return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
5040         }
5041
5042         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5043                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5044                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5045                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5046                                 return ret;
5047                 }
5048         }
5049
5050 split:
5051         /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
5052         __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false, NULL);
5053
5054         return VM_FAULT_FALLBACK;
5055 }
5056
5057 static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
5058 {
5059 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5060         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5061         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5062         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5063         if (vma_is_anonymous(vma))
5064                 return VM_FAULT_FALLBACK;
5065         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5066                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5067 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
5068         return VM_FAULT_FALLBACK;
5069 }
5070
5071 static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
5072 {
5073 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5074         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5075         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5076         vm_fault_t ret;
5077
5078         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5079         if (vma_is_anonymous(vma))
5080                 goto split;
5081         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5082                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5083                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5084                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5085                                 return ret;
5086                 }
5087         }
5088 split:
5089         /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
5090         __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
5091 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
5092         return VM_FAULT_FALLBACK;
5093 }
5094
5095 /*
5096  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
5097  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
5098  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
5099  *
5100  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
5101  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
5102  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
5103  *
5104  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
5105  * concurrent faults).
5106  *
5107  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
5108  * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5109  */
5110 static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
5111 {
5112         pte_t entry;
5113
5114         if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
5115                 /*
5116                  * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
5117                  * want to allocate huge page, and if we expose page table
5118                  * for an instant, it will be difficult to retract from
5119                  * concurrent faults and from rmap lookups.
5120                  */
5121                 vmf->pte = NULL;
5122                 vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5123         } else {
5124                 /*
5125                  * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
5126                  * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
5127                  * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
5128                  * it into a huge pmd: just retry later if so.
5129                  */
5130                 vmf->pte = pte_offset_map_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5131                                                  vmf->address, &vmf->ptl);
5132                 if (unlikely(!vmf->pte))
5133                         return 0;
5134                 vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
5135                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5136
5137                 if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
5138                         pte_unmap(vmf->pte);
5139                         vmf->pte = NULL;
5140                 }
5141         }
5142
5143         if (!vmf->pte)
5144                 return do_pte_missing(vmf);
5145
5146         if (!pte_present(vmf->orig_pte))
5147                 return do_swap_page(vmf);
5148
5149         if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
5150                 return do_numa_page(vmf);
5151
5152         spin_lock(vmf->ptl);
5153         entry = vmf->orig_pte;
5154         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
5155                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
5156                 goto unlock;
5157         }
5158         if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5159                 if (!pte_write(entry))
5160                         return do_wp_page(vmf);
5161                 else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5162                         entry = pte_mkdirty(entry);
5163         }
5164         entry = pte_mkyoung(entry);
5165         if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
5166                                 vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
5167                 update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
5168                                 vmf->pte, 1);
5169         } else {
5170                 /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
5171                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
5172                         goto unlock;
5173                 /*
5174                  * This is needed only for protection faults but the arch code
5175                  * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
5176                  * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
5177                  * with threads.
5178                  */
5179                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
5180                         flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
5181                                                      vmf->pte);
5182         }
5183 unlock:
5184         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5185         return 0;
5186 }
5187
5188 /*
5189  * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
5190  * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
5191  * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
5192  * and __folio_lock_or_retry().
5193  */
5194 static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
5195                 unsigned long address, unsigned int flags)
5196 {
5197         struct vm_fault vmf = {
5198                 .vma = vma,
5199                 .address = address & PAGE_MASK,
5200                 .real_address = address,
5201                 .flags = flags,
5202                 .pgoff = linear_page_index(vma, address),
5203                 .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
5204         };
5205         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5206         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
5207         pgd_t *pgd;
5208         p4d_t *p4d;
5209         vm_fault_t ret;
5210
5211         pgd = pgd_offset(mm, address);
5212         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
5213         if (!p4d)
5214                 return VM_FAULT_OOM;
5215
5216         vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
5217         if (!vmf.pud)
5218                 return VM_FAULT_OOM;
5219 retry_pud:
5220         if (pud_none(*vmf.pud) &&
5221             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags, false, true, true, PUD_ORDER)) {
5222                 ret = create_huge_pud(&vmf);
5223                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5224                         return ret;
5225         } else {
5226                 pud_t orig_pud = *vmf.pud;
5227
5228                 barrier();
5229                 if (pud_trans_huge(orig_pud) || pud_devmap(orig_pud)) {
5230
5231                         /*
5232                          * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
5233                          * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
5234                          */
5235                         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
5236                                 ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
5237                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5238                                         return ret;
5239                         } else {
5240                                 huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
5241                                 return 0;
5242                         }
5243                 }
5244         }
5245
5246         vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
5247         if (!vmf.pmd)
5248                 return VM_FAULT_OOM;
5249
5250         /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
5251         if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
5252                 goto retry_pud;
5253
5254         if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
5255             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags, false, true, true, PMD_ORDER)) {
5256                 ret = create_huge_pmd(&vmf);
5257                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5258                         return ret;
5259         } else {
5260                 vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);
5261
5262                 if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
5263                         VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5264                                           !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
5265                         if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
5266                                 pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
5267                         return 0;
5268                 }
5269                 if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd) || pmd_devmap(vmf.orig_pmd)) {
5270                         if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
5271                                 return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);
5272
5273                         if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
5274                             !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
5275                                 ret = wp_huge_pmd(&vmf);
5276                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5277                                         return ret;
5278                         } else {
5279                                 huge_pmd_set_accessed(&vmf);
5280                                 return 0;
5281                         }
5282                 }
5283         }
5284
5285         return handle_pte_fault(&vmf);
5286 }
5287
5288 /**
5289  * mm_account_fault - Do page fault accounting
5290  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
5291  * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
5292  *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
5293  *        the task who triggered this page fault.
5294  * @address: the faulted address.
5295  * @flags: the fault flags.
5296  * @ret: the fault retcode.
5297  *
5298  * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
5299  * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
5300  * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
5301  * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
5302  */
5303 static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
5304                                     unsigned long address, unsigned int flags,
5305                                     vm_fault_t ret)
5306 {
5307         bool major;
5308
5309         /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
5310         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
5311                 return;
5312
5313         /*
5314          * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
5315          * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
5316          * which ignore failed cases.
5317          */
5318         count_vm_event(PGFAULT);
5319         count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);
5320
5321         /*
5322          * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
5323          * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
5324          * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
5325          * counter.  We should use the hw profiling for that.
5326          */
5327         if (ret & VM_FAULT_ERROR)
5328                 return;
5329
5330         /*
5331          * We define the fault as a major fault when the final successful fault
5332          * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
5333          * handle it immediately previously).
5334          */
5335         major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);
5336
5337         if (major)
5338                 current->maj_flt++;
5339         else
5340                 current->min_flt++;
5341
5342         /*
5343          * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
5344          * accounting for the per thread fault counters who triggered the
5345          * fault, and we skip the perf event updates.
5346          */
5347         if (!regs)
5348                 return;
5349
5350         if (major)
5351                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
5352         else
5353                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
5354 }
5355
5356 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
5357 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5358 {
5359         /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
5360         current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
5361 }
5362
5363 static void lru_gen_exit_fault(void)
5364 {
5365         current->in_lru_fault = false;
5366 }
5367 #else
5368 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5369 {
5370 }
5371
5372 static void lru_gen_exit_fault(void)
5373 {
5374 }
5375 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5376
5377 static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
5378                                        unsigned int *flags)
5379 {
5380         if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5381                 if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5382                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5383                 /*
5384                  * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
5385                  * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
5386                  */
5387                 if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
5388                         *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
5389         } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
5390                 /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
5391                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
5392                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5393                 /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
5394                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
5395                                  !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
5396                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5397         }
5398 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5399         /*
5400          * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
5401          * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
5402          */
5403         if (WARN_ON_ONCE((*flags &
5404                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
5405                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
5406                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
5407 #endif
5408
5409         return 0;
5410 }
5411
5412 /*
5413  * By the time we get here, we already hold the mm semaphore
5414  *
5415  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5416  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5417  */
5418 vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5419                            unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
5420 {
5421         /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
5422         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5423         vm_fault_t ret;
5424
5425         __set_current_state(TASK_RUNNING);
5426
5427         ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
5428         if (ret)
5429                 goto out;
5430
5431         if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
5432                                             flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
5433                                             flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
5434                 ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
5435                 goto out;
5436         }
5437
5438         /*
5439          * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
5440          * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
5441          */
5442         if (flags & FAULT_FLAG_USER)
5443                 mem_cgroup_enter_user_fault();
5444
5445         lru_gen_enter_fault(vma);
5446
5447         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
5448                 ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
5449         else
5450                 ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);
5451
5452         lru_gen_exit_fault();
5453
5454         if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
5455                 mem_cgroup_exit_user_fault();
5456                 /*
5457                  * The task may have entered a memcg OOM situation but
5458                  * if the allocation error was handled gracefully (no
5459                  * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
5460                  * Just clean up the OOM state peacefully.
5461                  */
5462                 if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
5463                         mem_cgroup_oom_synchronize(false);
5464         }
5465 out:
5466         mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);
5467
5468         return ret;
5469 }
5470 EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);
5471
5472 #ifdef CONFIG_LOCK_MM_AND_FIND_VMA
5473 #include <linux/extable.h>
5474
5475 static inline bool get_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5476 {
5477         if (likely(mmap_read_trylock(mm)))
5478                 return true;
5479
5480         if (regs && !user_mode(regs)) {
5481                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5482                 if (!search_exception_tables(ip))
5483                         return false;
5484         }
5485
5486         return !mmap_read_lock_killable(mm);
5487 }
5488
5489 static inline bool mmap_upgrade_trylock(struct mm_struct *mm)
5490 {
5491         /*
5492          * We don't have this operation yet.
5493          *
5494          * It should be easy enough to do: it's basically a
5495          *    atomic_long_try_cmpxchg_acquire()
5496          * from RWSEM_READER_BIAS -> RWSEM_WRITER_LOCKED, but
5497          * it also needs the proper lockdep magic etc.
5498          */
5499         return false;
5500 }
5501
5502 static inline bool upgrade_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5503 {
5504         mmap_read_unlock(mm);
5505         if (regs && !user_mode(regs)) {
5506                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5507                 if (!search_exception_tables(ip))
5508                         return false;
5509         }
5510         return !mmap_write_lock_killable(mm);
5511 }
5512
5513 /*
5514  * Helper for page fault handling.
5515  *
5516  * This is kind of equivalend to "mmap_read_lock()" followed
5517  * by "find_extend_vma()", except it's a lot more careful about
5518  * the locking (and will drop the lock on failure).
5519  *
5520  * For example, if we have a kernel bug that causes a page
5521  * fault, we don't want to just use mmap_read_lock() to get
5522  * the mm lock, because that would deadlock if the bug were
5523  * to happen while we're holding the mm lock for writing.
5524  *
5525  * So this checks the exception tables on kernel faults in
5526  * order to only do this all for instructions that are actually
5527  * expected to fault.
5528  *
5529  * We can also actually take the mm lock for writing if we
5530  * need to extend the vma, which helps the VM layer a lot.
5531  */
5532 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
5533                         unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
5534 {
5535         struct vm_area_struct *vma;
5536
5537         if (!get_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5538                 return NULL;
5539
5540         vma = find_vma(mm, addr);
5541         if (likely(vma && (vma->vm_start <= addr)))
5542                 return vma;
5543
5544         /*
5545          * Well, dang. We might still be successful, but only
5546          * if we can extend a vma to do so.
5547          */
5548         if (!vma || !(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
5549                 mmap_read_unlock(mm);
5550                 return NULL;
5551         }
5552
5553         /*
5554          * We can try to upgrade the mmap lock atomically,
5555          * in which case we can continue to use the vma
5556          * we already looked up.
5557          *
5558          * Otherwise we'll have to drop the mmap lock and
5559          * re-take it, and also look up the vma again,
5560          * re-checking it.
5561          */
5562         if (!mmap_upgrade_trylock(mm)) {
5563                 if (!upgrade_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5564                         return NULL;
5565
5566                 vma = find_vma(mm, addr);
5567                 if (!vma)
5568                         goto fail;
5569                 if (vma->vm_start <= addr)
5570                         goto success;
5571                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
5572                         goto fail;
5573         }
5574
5575         if (expand_stack_locked(vma, addr))
5576                 goto fail;
5577
5578 success:
5579         mmap_write_downgrade(mm);
5580         return vma;
5581
5582 fail:
5583         mmap_write_unlock(mm);
5584         return NULL;
5585 }
5586 #endif
5587
5588 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5589 /*
5590  * Lookup and lock a VMA under RCU protection. Returned VMA is guaranteed to be
5591  * stable and not isolated. If the VMA is not found or is being modified the
5592  * function returns NULL.
5593  */
5594 struct vm_area_struct *lock_vma_under_rcu(struct mm_struct *mm,
5595                                           unsigned long address)
5596 {
5597         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, address, address);
5598         struct vm_area_struct *vma;
5599
5600         rcu_read_lock();
5601 retry:
5602         vma = mas_walk(&mas);
5603         if (!vma)
5604                 goto inval;
5605
5606         if (!vma_start_read(vma))
5607                 goto inval;
5608
5609         /*
5610          * find_mergeable_anon_vma uses adjacent vmas which are not locked.
5611          * This check must happen after vma_start_read(); otherwise, a
5612          * concurrent mremap() with MREMAP_DONTUNMAP could dissociate the VMA
5613          * from its anon_vma.
5614          */
5615         if (unlikely(vma_is_anonymous(vma) && !vma->anon_vma))
5616                 goto inval_end_read;
5617
5618         /* Check since vm_start/vm_end might change before we lock the VMA */
5619         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5620                 goto inval_end_read;
5621
5622         /* Check if the VMA got isolated after we found it */
5623         if (vma->detached) {
5624                 vma_end_read(vma);
5625                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_MISS);
5626                 /* The area was replaced with another one */
5627                 goto retry;
5628         }
5629
5630         rcu_read_unlock();
5631         return vma;
5632
5633 inval_end_read:
5634         vma_end_read(vma);
5635 inval:
5636         rcu_read_unlock();
5637         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_ABORT);
5638         return NULL;
5639 }
5640 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
5641
5642 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
5643 /*
5644  * Allocate p4d page table.
5645  * We've already handled the fast-path in-line.
5646  */
5647 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
5648 {
5649         p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
5650         if (!new)
5651                 return -ENOMEM;
5652
5653         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5654         if (pgd_present(*pgd)) {        /* Another has populated it */
5655                 p4d_free(mm, new);
5656         } else {
5657                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5658                 pgd_populate(mm, pgd, new);
5659         }
5660         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5661         return 0;
5662 }
5663 #endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */
5664
5665 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
5666 /*
5667  * Allocate page upper directory.
5668  * We've already handled the fast-path in-line.
5669  */
5670 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
5671 {
5672         pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
5673         if (!new)
5674                 return -ENOMEM;
5675
5676         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5677         if (!p4d_present(*p4d)) {
5678                 mm_inc_nr_puds(mm);
5679                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5680                 p4d_populate(mm, p4d, new);
5681         } else  /* Another has populated it */
5682                 pud_free(mm, new);
5683         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5684         return 0;
5685 }
5686 #endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */
5687
5688 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
5689 /*
5690  * Allocate page middle directory.
5691  * We've already handled the fast-path in-line.
5692  */
5693 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
5694 {
5695         spinlock_t *ptl;
5696         pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
5697         if (!new)
5698                 return -ENOMEM;
5699
5700         ptl = pud_lock(mm, pud);
5701         if (!pud_present(*pud)) {
5702                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5703                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5704                 pud_populate(mm, pud, new);
5705         } else {        /* Another has populated it */
5706                 pmd_free(mm, new);
5707         }
5708         spin_unlock(ptl);
5709         return 0;
5710 }
5711 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
5712
5713 /**
5714  * follow_pte - look up PTE at a user virtual address
5715  * @mm: the mm_struct of the target address space
5716  * @address: user virtual address
5717  * @ptepp: location to store found PTE
5718  * @ptlp: location to store the lock for the PTE
5719  *
5720  * On a successful return, the pointer to the PTE is stored in @ptepp;
5721  * the corresponding lock is taken and its location is stored in @ptlp.
5722  * The contents of the PTE are only stable until @ptlp is released;
5723  * any further use, if any, must be protected against invalidation
5724  * with MMU notifiers.
5725  *
5726  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
5727  * should be taken for read.
5728  *
5729  * KVM uses this function.  While it is arguably less bad than ``follow_pfn``,
5730  * it is not a good general-purpose API.
5731  *
5732  * Return: zero on success, -ve otherwise.
5733  */
5734 int follow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5735                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp)
5736 {
5737         pgd_t *pgd;
5738         p4d_t *p4d;
5739         pud_t *pud;
5740         pmd_t *pmd;
5741         pte_t *ptep;
5742
5743         pgd = pgd_offset(mm, address);
5744         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
5745                 goto out;
5746
5747         p4d = p4d_offset(pgd, address);
5748         if (p4d_none(*p4d) || unlikely(p4d_bad(*p4d)))
5749                 goto out;
5750
5751         pud = pud_offset(p4d, address);
5752         if (pud_none(*pud) || unlikely(pud_bad(*pud)))
5753                 goto out;
5754
5755         pmd = pmd_offset(pud, address);
5756         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
5757
5758         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp);
5759         if (!ptep)
5760                 goto out;
5761         if (!pte_present(ptep_get(ptep)))
5762                 goto unlock;
5763         *ptepp = ptep;
5764         return 0;
5765 unlock:
5766         pte_unmap_unlock(ptep, *ptlp);
5767 out:
5768         return -EINVAL;
5769 }
5770 EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pte);
5771
5772 /**
5773  * follow_pfn - look up PFN at a user virtual address
5774  * @vma: memory mapping
5775  * @address: user virtual address
5776  * @pfn: location to store found PFN
5777  *
5778  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.
5779  *
5780  * This function does not allow the caller to read the permissions
5781  * of the PTE.  Do not use it.
5782  *
5783  * Return: zero and the pfn at @pfn on success, -ve otherwise.
5784  */
5785 int follow_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5786         unsigned long *pfn)
5787 {
5788         int ret = -EINVAL;
5789         spinlock_t *ptl;
5790         pte_t *ptep;
5791
5792         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5793                 return ret;
5794
5795         ret = follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl);
5796         if (ret)
5797                 return ret;
5798         *pfn = pte_pfn(ptep_get(ptep));
5799         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5800         return 0;
5801 }
5802 EXPORT_SYMBOL(follow_pfn);
5803
5804 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5805 int follow_phys(struct vm_area_struct *vma,
5806                 unsigned long address, unsigned int flags,
5807                 unsigned long *prot, resource_size_t *phys)
5808 {
5809         int ret = -EINVAL;
5810         pte_t *ptep, pte;
5811         spinlock_t *ptl;
5812
5813         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5814                 goto out;
5815
5816         if (follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl))
5817                 goto out;
5818         pte = ptep_get(ptep);
5819
5820         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5821                 goto unlock;
5822
5823         *prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5824         *phys = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5825
5826         ret = 0;
5827 unlock:
5828         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5829 out:
5830         return ret;
5831 }
5832
5833 /**
5834  * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
5835  * @vma: the vma to access
5836  * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
5837  * @buf: buffer to read/write
5838  * @len: length of transfer
5839  * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
5840  *
5841  * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
5842  * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
5843  * not page based.
5844  */
5845 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
5846                         void *buf, int len, int write)
5847 {
5848         resource_size_t phys_addr;
5849         unsigned long prot = 0;
5850         void __iomem *maddr;
5851         pte_t *ptep, pte;
5852         spinlock_t *ptl;
5853         int offset = offset_in_page(addr);
5854         int ret = -EINVAL;
5855
5856         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5857                 return -EINVAL;
5858
5859 retry:
5860         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
5861                 return -EINVAL;
5862         pte = ptep_get(ptep);
5863         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5864
5865         prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5866         phys_addr = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5867
5868         if ((write & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5869                 return -EINVAL;
5870
5871         maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
5872         if (!maddr)
5873                 return -ENOMEM;
5874
5875         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
5876                 goto out_unmap;
5877
5878         if (!pte_same(pte, ptep_get(ptep))) {
5879                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5880                 iounmap(maddr);
5881
5882                 goto retry;
5883         }
5884
5885         if (write)
5886                 memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
5887         else
5888                 memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
5889         ret = len;
5890         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5891 out_unmap:
5892         iounmap(maddr);
5893
5894         return ret;
5895 }
5896 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
5897 #endif
5898
5899 /*
5900  * Access another process' address space as given in mm.
5901  */
5902 static int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
5903                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5904 {
5905         void *old_buf = buf;
5906         int write = gup_flags & FOLL_WRITE;
5907
5908         if (mmap_read_lock_killable(mm))
5909                 return 0;
5910
5911         /* Untag the address before looking up the VMA */
5912         addr = untagged_addr_remote(mm, addr);
5913
5914         /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
5915         if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
5916                 return 0;
5917
5918         /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
5919         while (len) {
5920                 int bytes, offset;
5921                 void *maddr;
5922                 struct vm_area_struct *vma = NULL;
5923                 struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
5924                                                              gup_flags, &vma);
5925
5926                 if (IS_ERR(page)) {
5927                         /* We might need to expand the stack to access it */
5928                         vma = vma_lookup(mm, addr);
5929                         if (!vma) {
5930                                 vma = expand_stack(mm, addr);
5931
5932                                 /* mmap_lock was dropped on failure */
5933                                 if (!vma)
5934                                         return buf - old_buf;
5935
5936                                 /* Try again if stack expansion worked */
5937                                 continue;
5938                         }
5939
5940                         /*
5941                          * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
5942                          * we can access using slightly different code.
5943                          */
5944                         bytes = 0;
5945 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5946                         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
5947                                 bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
5948                                                             len, write);
5949 #endif
5950                         if (bytes <= 0)
5951                                 break;
5952                 } else {
5953                         bytes = len;
5954                         offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
5955                         if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
5956                                 bytes = PAGE_SIZE-offset;
5957
5958                         maddr = kmap_local_page(page);
5959                         if (write) {
5960                                 copy_to_user_page(vma, page, addr,
5961                                                   maddr + offset, buf, bytes);
5962                                 set_page_dirty_lock(page);
5963                         } else {
5964                                 copy_from_user_page(vma, page, addr,
5965                                                     buf, maddr + offset, bytes);
5966                         }
5967                         unmap_and_put_page(page, maddr);
5968                 }
5969                 len -= bytes;
5970                 buf += bytes;
5971                 addr += bytes;
5972         }
5973         mmap_read_unlock(mm);
5974
5975         return buf - old_buf;
5976 }
5977
5978 /**
5979  * access_remote_vm - access another process' address space
5980  * @mm:         the mm_struct of the target address space
5981  * @addr:       start address to access
5982  * @buf:        source or destination buffer
5983  * @len:        number of bytes to transfer
5984  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
5985  *
5986  * The caller must hold a reference on @mm.
5987  *
5988  * Return: number of bytes copied from source to destination.
5989  */
5990 int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
5991                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
5992 {
5993         return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
5994 }
5995
5996 /*
5997  * Access another process' address space.
5998  * Source/target buffer must be kernel space,
5999  * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
6000  */
6001 int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
6002                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6003 {
6004         struct mm_struct *mm;
6005         int ret;
6006
6007         mm = get_task_mm(tsk);
6008         if (!mm)
6009                 return 0;
6010
6011         ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6012
6013         mmput(mm);
6014
6015         return ret;
6016 }
6017 EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);
6018
6019 /*
6020  * Print the name of a VMA.
6021  */
6022 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
6023 {
6024         struct mm_struct *mm = current->mm;
6025         struct vm_area_struct *vma;
6026
6027         /*
6028          * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
6029          */
6030         if (!mmap_read_trylock(mm))
6031                 return;
6032
6033         vma = find_vma(mm, ip);
6034         if (vma && vma->vm_file) {
6035                 struct file *f = vma->vm_file;
6036                 char *buf = (char *)__get_free_page(GFP_NOWAIT);
6037                 if (buf) {
6038                         char *p;
6039
6040                         p = file_path(f, buf, PAGE_SIZE);
6041                         if (IS_ERR(p))
6042                                 p = "?";
6043                         printk("%s%s[%lx+%lx]", prefix, kbasename(p),
6044                                         vma->vm_start,
6045                                         vma->vm_end - vma->vm_start);
6046                         free_page((unsigned long)buf);
6047                 }
6048         }
6049         mmap_read_unlock(mm);
6050 }
6051
6052 #if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6053 void __might_fault(const char *file, int line)
6054 {
6055         if (pagefault_disabled())
6056                 return;
6057         __might_sleep(file, line);
6058 #if defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6059         if (current->mm)
6060                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
6061 #endif
6062 }
6063 EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
6064 #endif
6065
6066 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
6067 /*
6068  * Process all subpages of the specified huge page with the specified
6069  * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
6070  * cache lines hot.
6071  */
6072 static inline int process_huge_page(
6073         unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page,
6074         int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
6075         void *arg)
6076 {
6077         int i, n, base, l, ret;
6078         unsigned long addr = addr_hint &
6079                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6080
6081         /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
6082         might_sleep();
6083         n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
6084         if (2 * n <= pages_per_huge_page) {
6085                 /* If target subpage in first half of huge page */
6086                 base = 0;
6087                 l = n;
6088                 /* Process subpages at the end of huge page */
6089                 for (i = pages_per_huge_page - 1; i >= 2 * n; i--) {
6090                         cond_resched();
6091                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6092                         if (ret)
6093                                 return ret;
6094                 }
6095         } else {
6096                 /* If target subpage in second half of huge page */
6097                 base = pages_per_huge_page - 2 * (pages_per_huge_page - n);
6098                 l = pages_per_huge_page - n;
6099                 /* Process subpages at the begin of huge page */
6100                 for (i = 0; i < base; i++) {
6101                         cond_resched();
6102                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6103                         if (ret)
6104                                 return ret;
6105                 }
6106         }
6107         /*
6108          * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
6109          * towards the target subpage
6110          */
6111         for (i = 0; i < l; i++) {
6112                 int left_idx = base + i;
6113                 int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;
6114
6115                 cond_resched();
6116                 ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
6117                 if (ret)
6118                         return ret;
6119                 cond_resched();
6120                 ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
6121                 if (ret)
6122                         return ret;
6123         }
6124         return 0;
6125 }
6126
6127 static void clear_gigantic_page(struct page *page,
6128                                 unsigned long addr,
6129                                 unsigned int pages_per_huge_page)
6130 {
6131         int i;
6132         struct page *p;
6133
6134         might_sleep();
6135         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6136                 p = nth_page(page, i);
6137                 cond_resched();
6138                 clear_user_highpage(p, addr + i * PAGE_SIZE);
6139         }
6140 }
6141
6142 static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6143 {
6144         struct page *page = arg;
6145
6146         clear_user_highpage(page + idx, addr);
6147         return 0;
6148 }
6149
6150 void clear_huge_page(struct page *page,
6151                      unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page)
6152 {
6153         unsigned long addr = addr_hint &
6154                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6155
6156         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
6157                 clear_gigantic_page(page, addr, pages_per_huge_page);
6158                 return;
6159         }
6160
6161         process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, clear_subpage, page);
6162 }
6163
6164 static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
6165                                      unsigned long addr,
6166                                      struct vm_area_struct *vma,
6167                                      unsigned int pages_per_huge_page)
6168 {
6169         int i;
6170         struct page *dst_page;
6171         struct page *src_page;
6172
6173         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6174                 dst_page = folio_page(dst, i);
6175                 src_page = folio_page(src, i);
6176
6177                 cond_resched();
6178                 if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
6179                                           addr + i*PAGE_SIZE, vma)) {
6180                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src_page), 0);
6181                         return -EHWPOISON;
6182                 }
6183         }
6184         return 0;
6185 }
6186
6187 struct copy_subpage_arg {
6188         struct page *dst;
6189         struct page *src;
6190         struct vm_area_struct *vma;
6191 };
6192
6193 static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6194 {
6195         struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
6196
6197         if (copy_mc_user_highpage(copy_arg->dst + idx, copy_arg->src + idx,
6198                                   addr, copy_arg->vma)) {
6199                 memory_failure_queue(page_to_pfn(copy_arg->src + idx), 0);
6200                 return -EHWPOISON;
6201         }
6202         return 0;
6203 }
6204
6205 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
6206                           unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
6207 {
6208         unsigned int pages_per_huge_page = folio_nr_pages(dst);
6209         unsigned long addr = addr_hint &
6210                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6211         struct copy_subpage_arg arg = {
6212                 .dst = &dst->page,
6213                 .src = &src->page,
6214                 .vma = vma,
6215         };
6216
6217         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES))
6218                 return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr, vma,
6219                                                pages_per_huge_page);
6220
6221         return process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, copy_subpage, &arg);
6222 }
6223
6224 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
6225                            const void __user *usr_src,
6226                            bool allow_pagefault)
6227 {
6228         void *kaddr;
6229         unsigned long i, rc = 0;
6230         unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
6231         unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
6232         struct page *subpage;
6233
6234         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
6235                 subpage = folio_page(dst_folio, i);
6236                 kaddr = kmap_local_page(subpage);
6237                 if (!allow_pagefault)
6238                         pagefault_disable();
6239                 rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
6240                 if (!allow_pagefault)
6241                         pagefault_enable();
6242                 kunmap_local(kaddr);
6243
6244                 ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
6245                 if (rc)
6246                         break;
6247
6248                 flush_dcache_page(subpage);
6249
6250                 cond_resched();
6251         }
6252         return ret_val;
6253 }
6254 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
6255
6256 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
6257
6258 static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;
6259
6260 void __init ptlock_cache_init(void)
6261 {
6262         page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
6263                         SLAB_PANIC, NULL);
6264 }
6265
6266 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
6267 {
6268         spinlock_t *ptl;
6269
6270         ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
6271         if (!ptl)
6272                 return false;
6273         ptdesc->ptl = ptl;
6274         return true;
6275 }
6276
6277 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
6278 {
6279         kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
6280 }
6281 #endif