mm/userfaultfd.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  mm/userfaultfd.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 2015  Red Hat, Inc.
   6  */
   7
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/sched/signal.h>
  10 #include <linux/pagemap.h>
  11 #include <linux/rmap.h>
  12 #include <linux/swap.h>
  13 #include <linux/swapops.h>
  14 #include <linux/userfaultfd_k.h>
  15 #include <linux/mmu_notifier.h>
  16 #include <linux/hugetlb.h>
  17 #include <linux/shmem_fs.h>
  18 #include <asm/tlbflush.h>
  19 #include <asm/tlb.h>
  20 #include "internal.h"
  21
  22 static __always_inline
  23 struct vm_area_struct *find_dst_vma(struct mm_struct *dst_mm,
  24                                     unsigned long dst_start,
  25                                     unsigned long len)
  26 {
  27         /*
  28          * Make sure that the dst range is both valid and fully within a
  29          * single existing vma.
  30          */
  31         struct vm_area_struct *dst_vma;
  32
  33         dst_vma = find_vma(dst_mm, dst_start);
  34         if (!range_in_vma(dst_vma, dst_start, dst_start + len))
  35                 return NULL;
  36
  37         /*
  38          * Check the vma is registered in uffd, this is required to
  39          * enforce the VM_MAYWRITE check done at uffd registration
  40          * time.
  41          */
  42         if (!dst_vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx)
  43                 return NULL;
  44
  45         return dst_vma;
  46 }
  47
  48 /* Check if dst_addr is outside of file's size. Must be called with ptl held. */
  49 static bool mfill_file_over_size(struct vm_area_struct *dst_vma,
  50                                  unsigned long dst_addr)
  51 {
  52         struct inode *inode;
  53         pgoff_t offset, max_off;
  54
  55         if (!dst_vma->vm_file)
  56                 return false;
  57
  58         inode = dst_vma->vm_file->f_inode;
  59         offset = linear_page_index(dst_vma, dst_addr);
  60         max_off = DIV_ROUND_UP(i_size_read(inode), PAGE_SIZE);
  61         return offset >= max_off;
  62 }
  63
  64 /*
  65  * Install PTEs, to map dst_addr (within dst_vma) to page.
  66  *
  67  * This function handles both MCOPY_ATOMIC_NORMAL and _CONTINUE for both shmem
  68  * and anon, and for both shared and private VMAs.
  69  */
  70 int mfill_atomic_install_pte(pmd_t *dst_pmd,
  71                              struct vm_area_struct *dst_vma,
  72                              unsigned long dst_addr, struct page *page,
  73                              bool newly_allocated, uffd_flags_t flags)
  74 {
  75         int ret;
  76         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
  77         pte_t _dst_pte, *dst_pte;
  78         bool writable = dst_vma->vm_flags & VM_WRITE;
  79         bool vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
  80         bool page_in_cache = page_mapping(page);
  81         spinlock_t *ptl;
  82         struct folio *folio;
  83
  84         _dst_pte = mk_pte(page, dst_vma->vm_page_prot);
  85         _dst_pte = pte_mkdirty(_dst_pte);
  86         if (page_in_cache && !vm_shared)
  87                 writable = false;
  88         if (writable)
  89                 _dst_pte = pte_mkwrite(_dst_pte, dst_vma);
  90         if (flags & MFILL_ATOMIC_WP)
  91                 _dst_pte = pte_mkuffd_wp(_dst_pte);
  92
  93         ret = -EAGAIN;
  94         dst_pte = pte_offset_map_lock(dst_mm, dst_pmd, dst_addr, &ptl);
  95         if (!dst_pte)
  96                 goto out;
  97
  98         if (mfill_file_over_size(dst_vma, dst_addr)) {
  99                 ret = -EFAULT;
 100                 goto out_unlock;
 101         }
 102
 103         ret = -EEXIST;
 104         /*
 105          * We allow to overwrite a pte marker: consider when both MISSING|WP
 106          * registered, we firstly wr-protect a none pte which has no page cache
 107          * page backing it, then access the page.
 108          */
 109         if (!pte_none_mostly(ptep_get(dst_pte)))
 110                 goto out_unlock;
 111
 112         folio = page_folio(page);
 113         if (page_in_cache) {
 114                 /* Usually, cache pages are already added to LRU */
 115                 if (newly_allocated)
 116                         folio_add_lru(folio);
 117                 folio_add_file_rmap_pte(folio, page, dst_vma);
 118         } else {
 119                 folio_add_new_anon_rmap(folio, dst_vma, dst_addr);
 120                 folio_add_lru_vma(folio, dst_vma);
 121         }
 122
 123         /*
 124          * Must happen after rmap, as mm_counter() checks mapping (via
 125          * PageAnon()), which is set by __page_set_anon_rmap().
 126          */
 127         inc_mm_counter(dst_mm, mm_counter(page));
 128
 129         set_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
 130
 131         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 132         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
 133         ret = 0;
 134 out_unlock:
 135         pte_unmap_unlock(dst_pte, ptl);
 136 out:
 137         return ret;
 138 }
 139
 140 static int mfill_atomic_pte_copy(pmd_t *dst_pmd,
 141                                  struct vm_area_struct *dst_vma,
 142                                  unsigned long dst_addr,
 143                                  unsigned long src_addr,
 144                                  uffd_flags_t flags,
 145                                  struct folio **foliop)
 146 {
 147         void *kaddr;
 148         int ret;
 149         struct folio *folio;
 150
 151         if (!*foliop) {
 152                 ret = -ENOMEM;
 153                 folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, dst_vma,
 154                                         dst_addr, false);
 155                 if (!folio)
 156                         goto out;
 157
 158                 kaddr = kmap_local_folio(folio, 0);
 159                 /*
 160                  * The read mmap_lock is held here.  Despite the
 161                  * mmap_lock being read recursive a deadlock is still
 162                  * possible if a writer has taken a lock.  For example:
 163                  *
 164                  * process A thread 1 takes read lock on own mmap_lock
 165                  * process A thread 2 calls mmap, blocks taking write lock
 166                  * process B thread 1 takes page fault, read lock on own mmap lock
 167                  * process B thread 2 calls mmap, blocks taking write lock
 168                  * process A thread 1 blocks taking read lock on process B
 169                  * process B thread 1 blocks taking read lock on process A
 170                  *
 171                  * Disable page faults to prevent potential deadlock
 172                  * and retry the copy outside the mmap_lock.
 173                  */
 174                 pagefault_disable();
 175                 ret = copy_from_user(kaddr, (const void __user *) src_addr,
 176                                      PAGE_SIZE);
 177                 pagefault_enable();
 178                 kunmap_local(kaddr);
 179
 180                 /* fallback to copy_from_user outside mmap_lock */
 181                 if (unlikely(ret)) {
 182                         ret = -ENOENT;
 183                         *foliop = folio;
 184                         /* don't free the page */
 185                         goto out;
 186                 }
 187
 188                 flush_dcache_folio(folio);
 189         } else {
 190                 folio = *foliop;
 191                 *foliop = NULL;
 192         }
 193
 194         /*
 195          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
 196          * preceding stores to the page contents become visible before
 197          * the set_pte_at() write.
 198          */
 199         __folio_mark_uptodate(folio);
 200
 201         ret = -ENOMEM;
 202         if (mem_cgroup_charge(folio, dst_vma->vm_mm, GFP_KERNEL))
 203                 goto out_release;
 204
 205         ret = mfill_atomic_install_pte(dst_pmd, dst_vma, dst_addr,
 206                                        &folio->page, true, flags);
 207         if (ret)
 208                 goto out_release;
 209 out:
 210         return ret;
 211 out_release:
 212         folio_put(folio);
 213         goto out;
 214 }
 215
 216 static int mfill_atomic_pte_zeropage(pmd_t *dst_pmd,
 217                                      struct vm_area_struct *dst_vma,
 218                                      unsigned long dst_addr)
 219 {
 220         pte_t _dst_pte, *dst_pte;
 221         spinlock_t *ptl;
 222         int ret;
 223
 224         _dst_pte = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(dst_addr),
 225                                          dst_vma->vm_page_prot));
 226         ret = -EAGAIN;
 227         dst_pte = pte_offset_map_lock(dst_vma->vm_mm, dst_pmd, dst_addr, &ptl);
 228         if (!dst_pte)
 229                 goto out;
 230         if (mfill_file_over_size(dst_vma, dst_addr)) {
 231                 ret = -EFAULT;
 232                 goto out_unlock;
 233         }
 234         ret = -EEXIST;
 235         if (!pte_none(ptep_get(dst_pte)))
 236                 goto out_unlock;
 237         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
 238         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 239         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
 240         ret = 0;
 241 out_unlock:
 242         pte_unmap_unlock(dst_pte, ptl);
 243 out:
 244         return ret;
 245 }
 246
 247 /* Handles UFFDIO_CONTINUE for all shmem VMAs (shared or private). */
 248 static int mfill_atomic_pte_continue(pmd_t *dst_pmd,
 249                                      struct vm_area_struct *dst_vma,
 250                                      unsigned long dst_addr,
 251                                      uffd_flags_t flags)
 252 {
 253         struct inode *inode = file_inode(dst_vma->vm_file);
 254         pgoff_t pgoff = linear_page_index(dst_vma, dst_addr);
 255         struct folio *folio;
 256         struct page *page;
 257         int ret;
 258
 259         ret = shmem_get_folio(inode, pgoff, &folio, SGP_NOALLOC);
 260         /* Our caller expects us to return -EFAULT if we failed to find folio */
 261         if (ret == -ENOENT)
 262                 ret = -EFAULT;
 263         if (ret)
 264                 goto out;
 265         if (!folio) {
 266                 ret = -EFAULT;
 267                 goto out;
 268         }
 269
 270         page = folio_file_page(folio, pgoff);
 271         if (PageHWPoison(page)) {
 272                 ret = -EIO;
 273                 goto out_release;
 274         }
 275
 276         ret = mfill_atomic_install_pte(dst_pmd, dst_vma, dst_addr,
 277                                        page, false, flags);
 278         if (ret)
 279                 goto out_release;
 280
 281         folio_unlock(folio);
 282         ret = 0;
 283 out:
 284         return ret;
 285 out_release:
 286         folio_unlock(folio);
 287         folio_put(folio);
 288         goto out;
 289 }
 290
 291 /* Handles UFFDIO_POISON for all non-hugetlb VMAs. */
 292 static int mfill_atomic_pte_poison(pmd_t *dst_pmd,
 293                                    struct vm_area_struct *dst_vma,
 294                                    unsigned long dst_addr,
 295                                    uffd_flags_t flags)
 296 {
 297         int ret;
 298         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 299         pte_t _dst_pte, *dst_pte;
 300         spinlock_t *ptl;
 301
 302         _dst_pte = make_pte_marker(PTE_MARKER_POISONED);
 303         ret = -EAGAIN;
 304         dst_pte = pte_offset_map_lock(dst_mm, dst_pmd, dst_addr, &ptl);
 305         if (!dst_pte)
 306                 goto out;
 307
 308         if (mfill_file_over_size(dst_vma, dst_addr)) {
 309                 ret = -EFAULT;
 310                 goto out_unlock;
 311         }
 312
 313         ret = -EEXIST;
 314         /* Refuse to overwrite any PTE, even a PTE marker (e.g. UFFD WP). */
 315         if (!pte_none(ptep_get(dst_pte)))
 316                 goto out_unlock;
 317
 318         set_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
 319
 320         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 321         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
 322         ret = 0;
 323 out_unlock:
 324         pte_unmap_unlock(dst_pte, ptl);
 325 out:
 326         return ret;
 327 }
 328
 329 static pmd_t *mm_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 330 {
 331         pgd_t *pgd;
 332         p4d_t *p4d;
 333         pud_t *pud;
 334
 335         pgd = pgd_offset(mm, address);
 336         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
 337         if (!p4d)
 338                 return NULL;
 339         pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
 340         if (!pud)
 341                 return NULL;
 342         /*
 343          * Note that we didn't run this because the pmd was
 344          * missing, the *pmd may be already established and in
 345          * turn it may also be a trans_huge_pmd.
 346          */
 347         return pmd_alloc(mm, pud, address);
 348 }
 349
 350 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 351 /*
 352  * mfill_atomic processing for HUGETLB vmas.  Note that this routine is
 353  * called with mmap_lock held, it will release mmap_lock before returning.
 354  */
 355 static __always_inline ssize_t mfill_atomic_hugetlb(
 356                                               struct vm_area_struct *dst_vma,
 357                                               unsigned long dst_start,
 358                                               unsigned long src_start,
 359                                               unsigned long len,
 360                                               uffd_flags_t flags)
 361 {
 362         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 363         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
 364         ssize_t err;
 365         pte_t *dst_pte;
 366         unsigned long src_addr, dst_addr;
 367         long copied;
 368         struct folio *folio;
 369         unsigned long vma_hpagesize;
 370         pgoff_t idx;
 371         u32 hash;
 372         struct address_space *mapping;
 373
 374         /*
 375          * There is no default zero huge page for all huge page sizes as
 376          * supported by hugetlb.  A PMD_SIZE huge pages may exist as used
 377          * by THP.  Since we can not reliably insert a zero page, this
 378          * feature is not supported.
 379          */
 380         if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_ZEROPAGE)) {
 381                 mmap_read_unlock(dst_mm);
 382                 return -EINVAL;
 383         }
 384
 385         src_addr = src_start;
 386         dst_addr = dst_start;
 387         copied = 0;
 388         folio = NULL;
 389         vma_hpagesize = vma_kernel_pagesize(dst_vma);
 390
 391         /*
 392          * Validate alignment based on huge page size
 393          */
 394         err = -EINVAL;
 395         if (dst_start & (vma_hpagesize - 1) || len & (vma_hpagesize - 1))
 396                 goto out_unlock;
 397
 398 retry:
 399         /*
 400          * On routine entry dst_vma is set.  If we had to drop mmap_lock and
 401          * retry, dst_vma will be set to NULL and we must lookup again.
 402          */
 403         if (!dst_vma) {
 404                 err = -ENOENT;
 405                 dst_vma = find_dst_vma(dst_mm, dst_start, len);
 406                 if (!dst_vma || !is_vm_hugetlb_page(dst_vma))
 407                         goto out_unlock;
 408
 409                 err = -EINVAL;
 410                 if (vma_hpagesize != vma_kernel_pagesize(dst_vma))
 411                         goto out_unlock;
 412
 413                 vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
 414         }
 415
 416         /*
 417          * If not shared, ensure the dst_vma has a anon_vma.
 418          */
 419         err = -ENOMEM;
 420         if (!vm_shared) {
 421                 if (unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
 422                         goto out_unlock;
 423         }
 424
 425         while (src_addr < src_start + len) {
 426                 BUG_ON(dst_addr >= dst_start + len);
 427
 428                 /*
 429                  * Serialize via vma_lock and hugetlb_fault_mutex.
 430                  * vma_lock ensures the dst_pte remains valid even
 431                  * in the case of shared pmds.  fault mutex prevents
 432                  * races with other faulting threads.
 433                  */
 434                 idx = linear_page_index(dst_vma, dst_addr);
 435                 mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
 436                 hash = hugetlb_fault_mutex_hash(mapping, idx);
 437                 mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 438                 hugetlb_vma_lock_read(dst_vma);
 439
 440                 err = -ENOMEM;
 441                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst_mm, dst_vma, dst_addr, vma_hpagesize);
 442                 if (!dst_pte) {
 443                         hugetlb_vma_unlock_read(dst_vma);
 444                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 445                         goto out_unlock;
 446                 }
 447
 448                 if (!uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE) &&
 449                     !huge_pte_none_mostly(huge_ptep_get(dst_pte))) {
 450                         err = -EEXIST;
 451                         hugetlb_vma_unlock_read(dst_vma);
 452                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 453                         goto out_unlock;
 454                 }
 455
 456                 err = hugetlb_mfill_atomic_pte(dst_pte, dst_vma, dst_addr,
 457                                                src_addr, flags, &folio);
 458
 459                 hugetlb_vma_unlock_read(dst_vma);
 460                 mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 461
 462                 cond_resched();
 463
 464                 if (unlikely(err == -ENOENT)) {
 465                         mmap_read_unlock(dst_mm);
 466                         BUG_ON(!folio);
 467
 468                         err = copy_folio_from_user(folio,
 469                                                    (const void __user *)src_addr, true);
 470                         if (unlikely(err)) {
 471                                 err = -EFAULT;
 472                                 goto out;
 473                         }
 474                         mmap_read_lock(dst_mm);
 475
 476                         dst_vma = NULL;
 477                         goto retry;
 478                 } else
 479                         BUG_ON(folio);
 480
 481                 if (!err) {
 482                         dst_addr += vma_hpagesize;
 483                         src_addr += vma_hpagesize;
 484                         copied += vma_hpagesize;
 485
 486                         if (fatal_signal_pending(current))
 487                                 err = -EINTR;
 488                 }
 489                 if (err)
 490                         break;
 491         }
 492
 493 out_unlock:
 494         mmap_read_unlock(dst_mm);
 495 out:
 496         if (folio)
 497                 folio_put(folio);
 498         BUG_ON(copied < 0);
 499         BUG_ON(err > 0);
 500         BUG_ON(!copied && !err);
 501         return copied ? copied : err;
 502 }
 503 #else /* !CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 504 /* fail at build time if gcc attempts to use this */
 505 extern ssize_t mfill_atomic_hugetlb(struct vm_area_struct *dst_vma,
 506                                     unsigned long dst_start,
 507                                     unsigned long src_start,
 508                                     unsigned long len,
 509                                     uffd_flags_t flags);
 510 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 511
 512 static __always_inline ssize_t mfill_atomic_pte(pmd_t *dst_pmd,
 513                                                 struct vm_area_struct *dst_vma,
 514                                                 unsigned long dst_addr,
 515                                                 unsigned long src_addr,
 516                                                 uffd_flags_t flags,
 517                                                 struct folio **foliop)
 518 {
 519         ssize_t err;
 520
 521         if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE)) {
 522                 return mfill_atomic_pte_continue(dst_pmd, dst_vma,
 523                                                  dst_addr, flags);
 524         } else if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_POISON)) {
 525                 return mfill_atomic_pte_poison(dst_pmd, dst_vma,
 526                                                dst_addr, flags);
 527         }
 528
 529         /*
 530          * The normal page fault path for a shmem will invoke the
 531          * fault, fill the hole in the file and COW it right away. The
 532          * result generates plain anonymous memory. So when we are
 533          * asked to fill an hole in a MAP_PRIVATE shmem mapping, we'll
 534          * generate anonymous memory directly without actually filling
 535          * the hole. For the MAP_PRIVATE case the robustness check
 536          * only happens in the pagetable (to verify it's still none)
 537          * and not in the radix tree.
 538          */
 539         if (!(dst_vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
 540                 if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_COPY))
 541                         err = mfill_atomic_pte_copy(dst_pmd, dst_vma,
 542                                                     dst_addr, src_addr,
 543                                                     flags, foliop);
 544                 else
 545                         err = mfill_atomic_pte_zeropage(dst_pmd,
 546                                                  dst_vma, dst_addr);
 547         } else {
 548                 err = shmem_mfill_atomic_pte(dst_pmd, dst_vma,
 549                                              dst_addr, src_addr,
 550                                              flags, foliop);
 551         }
 552
 553         return err;
 554 }
 555
 556 static __always_inline ssize_t mfill_atomic(struct mm_struct *dst_mm,
 557                                             unsigned long dst_start,
 558                                             unsigned long src_start,
 559                                             unsigned long len,
 560                                             atomic_t *mmap_changing,
 561                                             uffd_flags_t flags)
 562 {
 563         struct vm_area_struct *dst_vma;
 564         ssize_t err;
 565         pmd_t *dst_pmd;
 566         unsigned long src_addr, dst_addr;
 567         long copied;
 568         struct folio *folio;
 569
 570         /*
 571          * Sanitize the command parameters:
 572          */
 573         BUG_ON(dst_start & ~PAGE_MASK);
 574         BUG_ON(len & ~PAGE_MASK);
 575
 576         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
 577         BUG_ON(src_start + len <= src_start);
 578         BUG_ON(dst_start + len <= dst_start);
 579
 580         src_addr = src_start;
 581         dst_addr = dst_start;
 582         copied = 0;
 583         folio = NULL;
 584 retry:
 585         mmap_read_lock(dst_mm);
 586
 587         /*
 588          * If memory mappings are changing because of non-cooperative
 589          * operation (e.g. mremap) running in parallel, bail out and
 590          * request the user to retry later
 591          */
 592         err = -EAGAIN;
 593         if (mmap_changing && atomic_read(mmap_changing))
 594                 goto out_unlock;
 595
 596         /*
 597          * Make sure the vma is not shared, that the dst range is
 598          * both valid and fully within a single existing vma.
 599          */
 600         err = -ENOENT;
 601         dst_vma = find_dst_vma(dst_mm, dst_start, len);
 602         if (!dst_vma)
 603                 goto out_unlock;
 604
 605         err = -EINVAL;
 606         /*
 607          * shmem_zero_setup is invoked in mmap for MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED but
 608          * it will overwrite vm_ops, so vma_is_anonymous must return false.
 609          */
 610         if (WARN_ON_ONCE(vma_is_anonymous(dst_vma) &&
 611             dst_vma->vm_flags & VM_SHARED))
 612                 goto out_unlock;
 613
 614         /*
 615          * validate 'mode' now that we know the dst_vma: don't allow
 616          * a wrprotect copy if the userfaultfd didn't register as WP.
 617          */
 618         if ((flags & MFILL_ATOMIC_WP) && !(dst_vma->vm_flags & VM_UFFD_WP))
 619                 goto out_unlock;
 620
 621         /*
 622          * If this is a HUGETLB vma, pass off to appropriate routine
 623          */
 624         if (is_vm_hugetlb_page(dst_vma))
 625                 return  mfill_atomic_hugetlb(dst_vma, dst_start,
 626                                              src_start, len, flags);
 627
 628         if (!vma_is_anonymous(dst_vma) && !vma_is_shmem(dst_vma))
 629                 goto out_unlock;
 630         if (!vma_is_shmem(dst_vma) &&
 631             uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE))
 632                 goto out_unlock;
 633
 634         /*
 635          * Ensure the dst_vma has a anon_vma or this page
 636          * would get a NULL anon_vma when moved in the
 637          * dst_vma.
 638          */
 639         err = -ENOMEM;
 640         if (!(dst_vma->vm_flags & VM_SHARED) &&
 641             unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
 642                 goto out_unlock;
 643
 644         while (src_addr < src_start + len) {
 645                 pmd_t dst_pmdval;
 646
 647                 BUG_ON(dst_addr >= dst_start + len);
 648
 649                 dst_pmd = mm_alloc_pmd(dst_mm, dst_addr);
 650                 if (unlikely(!dst_pmd)) {
 651                         err = -ENOMEM;
 652                         break;
 653                 }
 654
 655                 dst_pmdval = pmdp_get_lockless(dst_pmd);
 656                 /*
 657                  * If the dst_pmd is mapped as THP don't
 658                  * override it and just be strict.
 659                  */
 660                 if (unlikely(pmd_trans_huge(dst_pmdval))) {
 661                         err = -EEXIST;
 662                         break;
 663                 }
 664                 if (unlikely(pmd_none(dst_pmdval)) &&
 665                     unlikely(__pte_alloc(dst_mm, dst_pmd))) {
 666                         err = -ENOMEM;
 667                         break;
 668                 }
 669                 /* If an huge pmd materialized from under us fail */
 670                 if (unlikely(pmd_trans_huge(*dst_pmd))) {
 671                         err = -EFAULT;
 672                         break;
 673                 }
 674
 675                 BUG_ON(pmd_none(*dst_pmd));
 676                 BUG_ON(pmd_trans_huge(*dst_pmd));
 677
 678                 err = mfill_atomic_pte(dst_pmd, dst_vma, dst_addr,
 679                                        src_addr, flags, &folio);
 680                 cond_resched();
 681
 682                 if (unlikely(err == -ENOENT)) {
 683                         void *kaddr;
 684
 685                         mmap_read_unlock(dst_mm);
 686                         BUG_ON(!folio);
 687
 688                         kaddr = kmap_local_folio(folio, 0);
 689                         err = copy_from_user(kaddr,
 690                                              (const void __user *) src_addr,
 691                                              PAGE_SIZE);
 692                         kunmap_local(kaddr);
 693                         if (unlikely(err)) {
 694                                 err = -EFAULT;
 695                                 goto out;
 696                         }
 697                         flush_dcache_folio(folio);
 698                         goto retry;
 699                 } else
 700                         BUG_ON(folio);
 701
 702                 if (!err) {
 703                         dst_addr += PAGE_SIZE;
 704                         src_addr += PAGE_SIZE;
 705                         copied += PAGE_SIZE;
 706
 707                         if (fatal_signal_pending(current))
 708                                 err = -EINTR;
 709                 }
 710                 if (err)
 711                         break;
 712         }
 713
 714 out_unlock:
 715         mmap_read_unlock(dst_mm);
 716 out:
 717         if (folio)
 718                 folio_put(folio);
 719         BUG_ON(copied < 0);
 720         BUG_ON(err > 0);
 721         BUG_ON(!copied && !err);
 722         return copied ? copied : err;
 723 }
 724
 725 ssize_t mfill_atomic_copy(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long dst_start,
 726                           unsigned long src_start, unsigned long len,
 727                           atomic_t *mmap_changing, uffd_flags_t flags)
 728 {
 729         return mfill_atomic(dst_mm, dst_start, src_start, len, mmap_changing,
 730                             uffd_flags_set_mode(flags, MFILL_ATOMIC_COPY));
 731 }
 732
 733 ssize_t mfill_atomic_zeropage(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 734                               unsigned long len, atomic_t *mmap_changing)
 735 {
 736         return mfill_atomic(dst_mm, start, 0, len, mmap_changing,
 737                             uffd_flags_set_mode(0, MFILL_ATOMIC_ZEROPAGE));
 738 }
 739
 740 ssize_t mfill_atomic_continue(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 741                               unsigned long len, atomic_t *mmap_changing,
 742                               uffd_flags_t flags)
 743 {
 744         return mfill_atomic(dst_mm, start, 0, len, mmap_changing,
 745                             uffd_flags_set_mode(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE));
 746 }
 747
 748 ssize_t mfill_atomic_poison(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 749                             unsigned long len, atomic_t *mmap_changing,
 750                             uffd_flags_t flags)
 751 {
 752         return mfill_atomic(dst_mm, start, 0, len, mmap_changing,
 753                             uffd_flags_set_mode(flags, MFILL_ATOMIC_POISON));
 754 }
 755
 756 long uffd_wp_range(struct vm_area_struct *dst_vma,
 757                    unsigned long start, unsigned long len, bool enable_wp)
 758 {
 759         unsigned int mm_cp_flags;
 760         struct mmu_gather tlb;
 761         long ret;
 762
 763         VM_WARN_ONCE(start < dst_vma->vm_start || start + len > dst_vma->vm_end,
 764                         "The address range exceeds VMA boundary.\n");
 765         if (enable_wp)
 766                 mm_cp_flags = MM_CP_UFFD_WP;
 767         else
 768                 mm_cp_flags = MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE;
 769
 770         /*
 771          * vma->vm_page_prot already reflects that uffd-wp is enabled for this
 772          * VMA (see userfaultfd_set_vm_flags()) and that all PTEs are supposed
 773          * to be write-protected as default whenever protection changes.
 774          * Try upgrading write permissions manually.
 775          */
 776         if (!enable_wp && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(dst_vma))
 777                 mm_cp_flags |= MM_CP_TRY_CHANGE_WRITABLE;
 778         tlb_gather_mmu(&tlb, dst_vma->vm_mm);
 779         ret = change_protection(&tlb, dst_vma, start, start + len, mm_cp_flags);
 780         tlb_finish_mmu(&tlb);
 781
 782         return ret;
 783 }
 784
 785 int mwriteprotect_range(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 786                         unsigned long len, bool enable_wp,
 787                         atomic_t *mmap_changing)
 788 {
 789         unsigned long end = start + len;
 790         unsigned long _start, _end;
 791         struct vm_area_struct *dst_vma;
 792         unsigned long page_mask;
 793         long err;
 794         VMA_ITERATOR(vmi, dst_mm, start);
 795
 796         /*
 797          * Sanitize the command parameters:
 798          */
 799         BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 800         BUG_ON(len & ~PAGE_MASK);
 801
 802         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
 803         BUG_ON(start + len <= start);
 804
 805         mmap_read_lock(dst_mm);
 806
 807         /*
 808          * If memory mappings are changing because of non-cooperative
 809          * operation (e.g. mremap) running in parallel, bail out and
 810          * request the user to retry later
 811          */
 812         err = -EAGAIN;
 813         if (mmap_changing && atomic_read(mmap_changing))
 814                 goto out_unlock;
 815
 816         err = -ENOENT;
 817         for_each_vma_range(vmi, dst_vma, end) {
 818
 819                 if (!userfaultfd_wp(dst_vma)) {
 820                         err = -ENOENT;
 821                         break;
 822                 }
 823
 824                 if (is_vm_hugetlb_page(dst_vma)) {
 825                         err = -EINVAL;
 826                         page_mask = vma_kernel_pagesize(dst_vma) - 1;
 827                         if ((start & page_mask) || (len & page_mask))
 828                                 break;
 829                 }
 830
 831                 _start = max(dst_vma->vm_start, start);
 832                 _end = min(dst_vma->vm_end, end);
 833
 834                 err = uffd_wp_range(dst_vma, _start, _end - _start, enable_wp);
 835
 836                 /* Return 0 on success, <0 on failures */
 837                 if (err < 0)
 838                         break;
 839                 err = 0;
 840         }
 841 out_unlock:
 842         mmap_read_unlock(dst_mm);
 843         return err;
 844 }
 845
 846
 847 void double_pt_lock(spinlock_t *ptl1,
 848                     spinlock_t *ptl2)
 849         __acquires(ptl1)
 850         __acquires(ptl2)
 851 {
 852         spinlock_t *ptl_tmp;
 853
 854         if (ptl1 > ptl2) {
 855                 /* exchange ptl1 and ptl2 */
 856                 ptl_tmp = ptl1;
 857                 ptl1 = ptl2;
 858                 ptl2 = ptl_tmp;
 859         }
 860         /* lock in virtual address order to avoid lock inversion */
 861         spin_lock(ptl1);
 862         if (ptl1 != ptl2)
 863                 spin_lock_nested(ptl2, SINGLE_DEPTH_NESTING);
 864         else
 865                 __acquire(ptl2);
 866 }
 867
 868 void double_pt_unlock(spinlock_t *ptl1,
 869                       spinlock_t *ptl2)
 870         __releases(ptl1)
 871         __releases(ptl2)
 872 {
 873         spin_unlock(ptl1);
 874         if (ptl1 != ptl2)
 875                 spin_unlock(ptl2);
 876         else
 877                 __release(ptl2);
 878 }
 879
 880
 881 static int move_present_pte(struct mm_struct *mm,
 882                             struct vm_area_struct *dst_vma,
 883                             struct vm_area_struct *src_vma,
 884                             unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr,
 885                             pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
 886                             pte_t orig_dst_pte, pte_t orig_src_pte,
 887                             spinlock_t *dst_ptl, spinlock_t *src_ptl,
 888                             struct folio *src_folio)
 889 {
 890         int err = 0;
 891
 892         double_pt_lock(dst_ptl, src_ptl);
 893
 894         if (!pte_same(*src_pte, orig_src_pte) ||
 895             !pte_same(*dst_pte, orig_dst_pte)) {
 896                 err = -EAGAIN;
 897                 goto out;
 898         }
 899         if (folio_test_large(src_folio) ||
 900             folio_maybe_dma_pinned(src_folio) ||
 901             !PageAnonExclusive(&src_folio->page)) {
 902                 err = -EBUSY;
 903                 goto out;
 904         }
 905
 906         folio_move_anon_rmap(src_folio, dst_vma);
 907         WRITE_ONCE(src_folio->index, linear_page_index(dst_vma, dst_addr));
 908
 909         orig_src_pte = ptep_clear_flush(src_vma, src_addr, src_pte);
 910         /* Folio got pinned from under us. Put it back and fail the move. */
 911         if (folio_maybe_dma_pinned(src_folio)) {
 912                 set_pte_at(mm, src_addr, src_pte, orig_src_pte);
 913                 err = -EBUSY;
 914                 goto out;
 915         }
 916
 917         orig_dst_pte = mk_pte(&src_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
 918         /* Follow mremap() behavior and treat the entry dirty after the move */
 919         orig_dst_pte = pte_mkwrite(pte_mkdirty(orig_dst_pte), dst_vma);
 920
 921         set_pte_at(mm, dst_addr, dst_pte, orig_dst_pte);
 922 out:
 923         double_pt_unlock(dst_ptl, src_ptl);
 924         return err;
 925 }
 926
 927 static int move_swap_pte(struct mm_struct *mm,
 928                          unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr,
 929                          pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
 930                          pte_t orig_dst_pte, pte_t orig_src_pte,
 931                          spinlock_t *dst_ptl, spinlock_t *src_ptl)
 932 {
 933         if (!pte_swp_exclusive(orig_src_pte))
 934                 return -EBUSY;
 935
 936         double_pt_lock(dst_ptl, src_ptl);
 937
 938         if (!pte_same(*src_pte, orig_src_pte) ||
 939             !pte_same(*dst_pte, orig_dst_pte)) {
 940                 double_pt_unlock(dst_ptl, src_ptl);
 941                 return -EAGAIN;
 942         }
 943
 944         orig_src_pte = ptep_get_and_clear(mm, src_addr, src_pte);
 945         set_pte_at(mm, dst_addr, dst_pte, orig_src_pte);
 946         double_pt_unlock(dst_ptl, src_ptl);
 947
 948         return 0;
 949 }
 950
 951 /*
 952  * The mmap_lock for reading is held by the caller. Just move the page
 953  * from src_pmd to dst_pmd if possible, and return true if succeeded
 954  * in moving the page.
 955  */
 956 static int move_pages_pte(struct mm_struct *mm, pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd,
 957                           struct vm_area_struct *dst_vma,
 958                           struct vm_area_struct *src_vma,
 959                           unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr,
 960                           __u64 mode)
 961 {
 962         swp_entry_t entry;
 963         pte_t orig_src_pte, orig_dst_pte;
 964         pte_t src_folio_pte;
 965         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
 966         pte_t *src_pte = NULL;
 967         pte_t *dst_pte = NULL;
 968
 969         struct folio *src_folio = NULL;
 970         struct anon_vma *src_anon_vma = NULL;
 971         struct mmu_notifier_range range;
 972         int err = 0;
 973
 974         flush_cache_range(src_vma, src_addr, src_addr + PAGE_SIZE);
 975         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
 976                                 src_addr, src_addr + PAGE_SIZE);
 977         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 978 retry:
 979         dst_pte = pte_offset_map_nolock(mm, dst_pmd, dst_addr, &dst_ptl);
 980
 981         /* Retry if a huge pmd materialized from under us */
 982         if (unlikely(!dst_pte)) {
 983                 err = -EAGAIN;
 984                 goto out;
 985         }
 986
 987         src_pte = pte_offset_map_nolock(mm, src_pmd, src_addr, &src_ptl);
 988
 989         /*
 990          * We held the mmap_lock for reading so MADV_DONTNEED
 991          * can zap transparent huge pages under us, or the
 992          * transparent huge page fault can establish new
 993          * transparent huge pages under us.
 994          */
 995         if (unlikely(!src_pte)) {
 996                 err = -EAGAIN;
 997                 goto out;
 998         }
 999
1000         /* Sanity checks before the operation */
1001         if (WARN_ON_ONCE(pmd_none(*dst_pmd)) || WARN_ON_ONCE(pmd_none(*src_pmd)) ||
1002             WARN_ON_ONCE(pmd_trans_huge(*dst_pmd)) || WARN_ON_ONCE(pmd_trans_huge(*src_pmd))) {
1003                 err = -EINVAL;
1004                 goto out;
1005         }
1006
1007         spin_lock(dst_ptl);
1008         orig_dst_pte = *dst_pte;
1009         spin_unlock(dst_ptl);
1010         if (!pte_none(orig_dst_pte)) {
1011                 err = -EEXIST;
1012                 goto out;
1013         }
1014
1015         spin_lock(src_ptl);
1016         orig_src_pte = *src_pte;
1017         spin_unlock(src_ptl);
1018         if (pte_none(orig_src_pte)) {
1019                 if (!(mode & UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES))
1020                         err = -ENOENT;
1021                 else /* nothing to do to move a hole */
1022                         err = 0;
1023                 goto out;
1024         }
1025
1026         /* If PTE changed after we locked the folio them start over */
1027         if (src_folio && unlikely(!pte_same(src_folio_pte, orig_src_pte))) {
1028                 err = -EAGAIN;
1029                 goto out;
1030         }
1031
1032         if (pte_present(orig_src_pte)) {
1033                 /*
1034                  * Pin and lock both source folio and anon_vma. Since we are in
1035                  * RCU read section, we can't block, so on contention have to
1036                  * unmap the ptes, obtain the lock and retry.
1037                  */
1038                 if (!src_folio) {
1039                         struct folio *folio;
1040
1041                         /*
1042                          * Pin the page while holding the lock to be sure the
1043                          * page isn't freed under us
1044                          */
1045                         spin_lock(src_ptl);
1046                         if (!pte_same(orig_src_pte, *src_pte)) {
1047                                 spin_unlock(src_ptl);
1048                                 err = -EAGAIN;
1049                                 goto out;
1050                         }
1051
1052                         folio = vm_normal_folio(src_vma, src_addr, orig_src_pte);
1053                         if (!folio || !PageAnonExclusive(&folio->page)) {
1054                                 spin_unlock(src_ptl);
1055                                 err = -EBUSY;
1056                                 goto out;
1057                         }
1058
1059                         folio_get(folio);
1060                         src_folio = folio;
1061                         src_folio_pte = orig_src_pte;
1062                         spin_unlock(src_ptl);
1063
1064                         if (!folio_trylock(src_folio)) {
1065                                 pte_unmap(&orig_src_pte);
1066                                 pte_unmap(&orig_dst_pte);
1067                                 src_pte = dst_pte = NULL;
1068                                 /* now we can block and wait */
1069                                 folio_lock(src_folio);
1070                                 goto retry;
1071                         }
1072
1073                         if (WARN_ON_ONCE(!folio_test_anon(src_folio))) {
1074                                 err = -EBUSY;
1075                                 goto out;
1076                         }
1077                 }
1078
1079                 /* at this point we have src_folio locked */
1080                 if (folio_test_large(src_folio)) {
1081                         /* split_folio() can block */
1082                         pte_unmap(&orig_src_pte);
1083                         pte_unmap(&orig_dst_pte);
1084                         src_pte = dst_pte = NULL;
1085                         err = split_folio(src_folio);
1086                         if (err)
1087                                 goto out;
1088                         /* have to reacquire the folio after it got split */
1089                         folio_unlock(src_folio);
1090                         folio_put(src_folio);
1091                         src_folio = NULL;
1092                         goto retry;
1093                 }
1094
1095                 if (!src_anon_vma) {
1096                         /*
1097                          * folio_referenced walks the anon_vma chain
1098                          * without the folio lock. Serialize against it with
1099                          * the anon_vma lock, the folio lock is not enough.
1100                          */
1101                         src_anon_vma = folio_get_anon_vma(src_folio);
1102                         if (!src_anon_vma) {
1103                                 /* page was unmapped from under us */
1104                                 err = -EAGAIN;
1105                                 goto out;
1106                         }
1107                         if (!anon_vma_trylock_write(src_anon_vma)) {
1108                                 pte_unmap(&orig_src_pte);
1109                                 pte_unmap(&orig_dst_pte);
1110                                 src_pte = dst_pte = NULL;
1111                                 /* now we can block and wait */
1112                                 anon_vma_lock_write(src_anon_vma);
1113                                 goto retry;
1114                         }
1115                 }
1116
1117                 err = move_present_pte(mm,  dst_vma, src_vma,
1118                                        dst_addr, src_addr, dst_pte, src_pte,
1119                                        orig_dst_pte, orig_src_pte,
1120                                        dst_ptl, src_ptl, src_folio);
1121         } else {
1122                 entry = pte_to_swp_entry(orig_src_pte);
1123                 if (non_swap_entry(entry)) {
1124                         if (is_migration_entry(entry)) {
1125                                 pte_unmap(&orig_src_pte);
1126                                 pte_unmap(&orig_dst_pte);
1127                                 src_pte = dst_pte = NULL;
1128                                 migration_entry_wait(mm, src_pmd, src_addr);
1129                                 err = -EAGAIN;
1130                         } else
1131                                 err = -EFAULT;
1132                         goto out;
1133                 }
1134
1135                 err = move_swap_pte(mm, dst_addr, src_addr,
1136                                     dst_pte, src_pte,
1137                                     orig_dst_pte, orig_src_pte,
1138                                     dst_ptl, src_ptl);
1139         }
1140
1141 out:
1142         if (src_anon_vma) {
1143                 anon_vma_unlock_write(src_anon_vma);
1144                 put_anon_vma(src_anon_vma);
1145         }
1146         if (src_folio) {
1147                 folio_unlock(src_folio);
1148                 folio_put(src_folio);
1149         }
1150         if (dst_pte)
1151                 pte_unmap(dst_pte);
1152         if (src_pte)
1153                 pte_unmap(src_pte);
1154         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1155
1156         return err;
1157 }
1158
1159 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1160 static inline bool move_splits_huge_pmd(unsigned long dst_addr,
1161                                         unsigned long src_addr,
1162                                         unsigned long src_end)
1163 {
1164         return (src_addr & ~HPAGE_PMD_MASK) || (dst_addr & ~HPAGE_PMD_MASK) ||
1165                 src_end - src_addr < HPAGE_PMD_SIZE;
1166 }
1167 #else
1168 static inline bool move_splits_huge_pmd(unsigned long dst_addr,
1169                                         unsigned long src_addr,
1170                                         unsigned long src_end)
1171 {
1172         /* This is unreachable anyway, just to avoid warnings when HPAGE_PMD_SIZE==0 */
1173         return false;
1174 }
1175 #endif
1176
1177 static inline bool vma_move_compatible(struct vm_area_struct *vma)
1178 {
1179         return !(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO |  VM_HUGETLB |
1180                                   VM_MIXEDMAP | VM_SHADOW_STACK));
1181 }
1182
1183 static int validate_move_areas(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1184                                struct vm_area_struct *src_vma,
1185                                struct vm_area_struct *dst_vma)
1186 {
1187         /* Only allow moving if both have the same access and protection */
1188         if ((src_vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS) != (dst_vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS) ||
1189             pgprot_val(src_vma->vm_page_prot) != pgprot_val(dst_vma->vm_page_prot))
1190                 return -EINVAL;
1191
1192         /* Only allow moving if both are mlocked or both aren't */
1193         if ((src_vma->vm_flags & VM_LOCKED) != (dst_vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1194                 return -EINVAL;
1195
1196         /*
1197          * For now, we keep it simple and only move between writable VMAs.
1198          * Access flags are equal, therefore cheching only the source is enough.
1199          */
1200         if (!(src_vma->vm_flags & VM_WRITE))
1201                 return -EINVAL;
1202
1203         /* Check if vma flags indicate content which can be moved */
1204         if (!vma_move_compatible(src_vma) || !vma_move_compatible(dst_vma))
1205                 return -EINVAL;
1206
1207         /* Ensure dst_vma is registered in uffd we are operating on */
1208         if (!dst_vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx ||
1209             dst_vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx)
1210                 return -EINVAL;
1211
1212         /* Only allow moving across anonymous vmas */
1213         if (!vma_is_anonymous(src_vma) || !vma_is_anonymous(dst_vma))
1214                 return -EINVAL;
1215
1216         /*
1217          * Ensure the dst_vma has a anon_vma or this page
1218          * would get a NULL anon_vma when moved in the
1219          * dst_vma.
1220          */
1221         if (unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
1222                 return -ENOMEM;
1223
1224         return 0;
1225 }
1226
1227 /**
1228  * move_pages - move arbitrary anonymous pages of an existing vma
1229  * @ctx: pointer to the userfaultfd context
1230  * @mm: the address space to move pages
1231  * @dst_start: start of the destination virtual memory range
1232  * @src_start: start of the source virtual memory range
1233  * @len: length of the virtual memory range
1234  * @mode: flags from uffdio_move.mode
1235  *
1236  * Must be called with mmap_lock held for read.
1237  *
1238  * move_pages() remaps arbitrary anonymous pages atomically in zero
1239  * copy. It only works on non shared anonymous pages because those can
1240  * be relocated without generating non linear anon_vmas in the rmap
1241  * code.
1242  *
1243  * It provides a zero copy mechanism to handle userspace page faults.
1244  * The source vma pages should have mapcount == 1, which can be
1245  * enforced by using madvise(MADV_DONTFORK) on src vma.
1246  *
1247  * The thread receiving the page during the userland page fault
1248  * will receive the faulting page in the source vma through the network,
1249  * storage or any other I/O device (MADV_DONTFORK in the source vma
1250  * avoids move_pages() to fail with -EBUSY if the process forks before
1251  * move_pages() is called), then it will call move_pages() to map the
1252  * page in the faulting address in the destination vma.
1253  *
1254  * This userfaultfd command works purely via pagetables, so it's the
1255  * most efficient way to move physical non shared anonymous pages
1256  * across different virtual addresses. Unlike mremap()/mmap()/munmap()
1257  * it does not create any new vmas. The mapping in the destination
1258  * address is atomic.
1259  *
1260  * It only works if the vma protection bits are identical from the
1261  * source and destination vma.
1262  *
1263  * It can remap non shared anonymous pages within the same vma too.
1264  *
1265  * If the source virtual memory range has any unmapped holes, or if
1266  * the destination virtual memory range is not a whole unmapped hole,
1267  * move_pages() will fail respectively with -ENOENT or -EEXIST. This
1268  * provides a very strict behavior to avoid any chance of memory
1269  * corruption going unnoticed if there are userland race conditions.
1270  * Only one thread should resolve the userland page fault at any given
1271  * time for any given faulting address. This means that if two threads
1272  * try to both call move_pages() on the same destination address at the
1273  * same time, the second thread will get an explicit error from this
1274  * command.
1275  *
1276  * The command retval will return "len" is successful. The command
1277  * however can be interrupted by fatal signals or errors. If
1278  * interrupted it will return the number of bytes successfully
1279  * remapped before the interruption if any, or the negative error if
1280  * none. It will never return zero. Either it will return an error or
1281  * an amount of bytes successfully moved. If the retval reports a
1282  * "short" remap, the move_pages() command should be repeated by
1283  * userland with src+retval, dst+reval, len-retval if it wants to know
1284  * about the error that interrupted it.
1285  *
1286  * The UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES flag can be specified to
1287  * prevent -ENOENT errors to materialize if there are holes in the
1288  * source virtual range that is being remapped. The holes will be
1289  * accounted as successfully remapped in the retval of the
1290  * command. This is mostly useful to remap hugepage naturally aligned
1291  * virtual regions without knowing if there are transparent hugepage
1292  * in the regions or not, but preventing the risk of having to split
1293  * the hugepmd during the remap.
1294  *
1295  * If there's any rmap walk that is taking the anon_vma locks without
1296  * first obtaining the folio lock (the only current instance is
1297  * folio_referenced), they will have to verify if the folio->mapping
1298  * has changed after taking the anon_vma lock. If it changed they
1299  * should release the lock and retry obtaining a new anon_vma, because
1300  * it means the anon_vma was changed by move_pages() before the lock
1301  * could be obtained. This is the only additional complexity added to
1302  * the rmap code to provide this anonymous page remapping functionality.
1303  */
1304 ssize_t move_pages(struct userfaultfd_ctx *ctx, struct mm_struct *mm,
1305                    unsigned long dst_start, unsigned long src_start,
1306                    unsigned long len, __u64 mode)
1307 {
1308         struct vm_area_struct *src_vma, *dst_vma;
1309         unsigned long src_addr, dst_addr;
1310         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1311         long err = -EINVAL;
1312         ssize_t moved = 0;
1313
1314         /* Sanitize the command parameters. */
1315         if (WARN_ON_ONCE(src_start & ~PAGE_MASK) ||
1316             WARN_ON_ONCE(dst_start & ~PAGE_MASK) ||
1317             WARN_ON_ONCE(len & ~PAGE_MASK))
1318                 goto out;
1319
1320         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
1321         if (WARN_ON_ONCE(src_start + len <= src_start) ||
1322             WARN_ON_ONCE(dst_start + len <= dst_start))
1323                 goto out;
1324
1325         /*
1326          * Make sure the vma is not shared, that the src and dst remap
1327          * ranges are both valid and fully within a single existing
1328          * vma.
1329          */
1330         src_vma = find_vma(mm, src_start);
1331         if (!src_vma || (src_vma->vm_flags & VM_SHARED))
1332                 goto out;
1333         if (src_start < src_vma->vm_start ||
1334             src_start + len > src_vma->vm_end)
1335                 goto out;
1336
1337         dst_vma = find_vma(mm, dst_start);
1338         if (!dst_vma || (dst_vma->vm_flags & VM_SHARED))
1339                 goto out;
1340         if (dst_start < dst_vma->vm_start ||
1341             dst_start + len > dst_vma->vm_end)
1342                 goto out;
1343
1344         err = validate_move_areas(ctx, src_vma, dst_vma);
1345         if (err)
1346                 goto out;
1347
1348         for (src_addr = src_start, dst_addr = dst_start;
1349              src_addr < src_start + len;) {
1350                 spinlock_t *ptl;
1351                 pmd_t dst_pmdval;
1352                 unsigned long step_size;
1353
1354                 /*
1355                  * Below works because anonymous area would not have a
1356                  * transparent huge PUD. If file-backed support is added,
1357                  * that case would need to be handled here.
1358                  */
1359                 src_pmd = mm_find_pmd(mm, src_addr);
1360                 if (unlikely(!src_pmd)) {
1361                         if (!(mode & UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES)) {
1362                                 err = -ENOENT;
1363                                 break;
1364                         }
1365                         src_pmd = mm_alloc_pmd(mm, src_addr);
1366                         if (unlikely(!src_pmd)) {
1367                                 err = -ENOMEM;
1368                                 break;
1369                         }
1370                 }
1371                 dst_pmd = mm_alloc_pmd(mm, dst_addr);
1372                 if (unlikely(!dst_pmd)) {
1373                         err = -ENOMEM;
1374                         break;
1375                 }
1376
1377                 dst_pmdval = pmdp_get_lockless(dst_pmd);
1378                 /*
1379                  * If the dst_pmd is mapped as THP don't override it and just
1380                  * be strict. If dst_pmd changes into TPH after this check, the
1381                  * move_pages_huge_pmd() will detect the change and retry
1382                  * while move_pages_pte() will detect the change and fail.
1383                  */
1384                 if (unlikely(pmd_trans_huge(dst_pmdval))) {
1385                         err = -EEXIST;
1386                         break;
1387                 }
1388
1389                 ptl = pmd_trans_huge_lock(src_pmd, src_vma);
1390                 if (ptl) {
1391                         if (pmd_devmap(*src_pmd)) {
1392                                 spin_unlock(ptl);
1393                                 err = -ENOENT;
1394                                 break;
1395                         }
1396                         /* Avoid moving zeropages for now */
1397                         if (is_huge_zero_pmd(*src_pmd)) {
1398                                 spin_unlock(ptl);
1399                                 err = -EBUSY;
1400                                 break;
1401                         }
1402
1403                         /* Check if we can move the pmd without splitting it. */
1404                         if (move_splits_huge_pmd(dst_addr, src_addr, src_start + len) ||
1405                             !pmd_none(dst_pmdval)) {
1406                                 struct folio *folio = pfn_folio(pmd_pfn(*src_pmd));
1407
1408                                 if (!folio || !PageAnonExclusive(&folio->page)) {
1409                                         spin_unlock(ptl);
1410                                         err = -EBUSY;
1411                                         break;
1412                                 }
1413
1414                                 spin_unlock(ptl);
1415                                 split_huge_pmd(src_vma, src_pmd, src_addr);
1416                                 /* The folio will be split by move_pages_pte() */
1417                                 continue;
1418                         }
1419
1420                         err = move_pages_huge_pmd(mm, dst_pmd, src_pmd,
1421                                                   dst_pmdval, dst_vma, src_vma,
1422                                                   dst_addr, src_addr);
1423                         step_size = HPAGE_PMD_SIZE;
1424                 } else {
1425                         if (pmd_none(*src_pmd)) {
1426                                 if (!(mode & UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES)) {
1427                                         err = -ENOENT;
1428                                         break;
1429                                 }
1430                                 if (unlikely(__pte_alloc(mm, src_pmd))) {
1431                                         err = -ENOMEM;
1432                                         break;
1433                                 }
1434                         }
1435
1436                         if (unlikely(pte_alloc(mm, dst_pmd))) {
1437                                 err = -ENOMEM;
1438                                 break;
1439                         }
1440
1441                         err = move_pages_pte(mm, dst_pmd, src_pmd,
1442                                              dst_vma, src_vma,
1443                                              dst_addr, src_addr, mode);
1444                         step_size = PAGE_SIZE;
1445                 }
1446
1447                 cond_resched();
1448
1449                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1450                         /* Do not override an error */
1451                         if (!err || err == -EAGAIN)
1452                                 err = -EINTR;
1453                         break;
1454                 }
1455
1456                 if (err) {
1457                         if (err == -EAGAIN)
1458                                 continue;
1459                         break;
1460                 }
1461
1462                 /* Proceed to the next page */
1463                 dst_addr += step_size;
1464                 src_addr += step_size;
1465                 moved += step_size;
1466         }
1467
1468 out:
1469         VM_WARN_ON(moved < 0);
1470         VM_WARN_ON(err > 0);
1471         VM_WARN_ON(!moved && !err);
1472         return moved ? moved : err;
1473 }