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                                               atomic_t *mmap_changing,
 361                                               uffd_flags_t flags)
 362 {
 363         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
 364         int vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
 365         ssize_t err;
 366         pte_t *dst_pte;
 367         unsigned long src_addr, dst_addr;
 368         long copied;
 369         struct folio *folio;
 370         unsigned long vma_hpagesize;
 371         pgoff_t idx;
 372         u32 hash;
 373         struct address_space *mapping;
 374
 375         /*
 376          * There is no default zero huge page for all huge page sizes as
 377          * supported by hugetlb.  A PMD_SIZE huge pages may exist as used
 378          * by THP.  Since we can not reliably insert a zero page, this
 379          * feature is not supported.
 380          */
 381         if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_ZEROPAGE)) {
 382                 mmap_read_unlock(dst_mm);
 383                 return -EINVAL;
 384         }
 385
 386         src_addr = src_start;
 387         dst_addr = dst_start;
 388         copied = 0;
 389         folio = NULL;
 390         vma_hpagesize = vma_kernel_pagesize(dst_vma);
 391
 392         /*
 393          * Validate alignment based on huge page size
 394          */
 395         err = -EINVAL;
 396         if (dst_start & (vma_hpagesize - 1) || len & (vma_hpagesize - 1))
 397                 goto out_unlock;
 398
 399 retry:
 400         /*
 401          * On routine entry dst_vma is set.  If we had to drop mmap_lock and
 402          * retry, dst_vma will be set to NULL and we must lookup again.
 403          */
 404         if (!dst_vma) {
 405                 err = -ENOENT;
 406                 dst_vma = find_dst_vma(dst_mm, dst_start, len);
 407                 if (!dst_vma || !is_vm_hugetlb_page(dst_vma))
 408                         goto out_unlock;
 409
 410                 err = -EINVAL;
 411                 if (vma_hpagesize != vma_kernel_pagesize(dst_vma))
 412                         goto out_unlock;
 413
 414                 vm_shared = dst_vma->vm_flags & VM_SHARED;
 415         }
 416
 417         /*
 418          * If not shared, ensure the dst_vma has a anon_vma.
 419          */
 420         err = -ENOMEM;
 421         if (!vm_shared) {
 422                 if (unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
 423                         goto out_unlock;
 424         }
 425
 426         while (src_addr < src_start + len) {
 427                 BUG_ON(dst_addr >= dst_start + len);
 428
 429                 /*
 430                  * Serialize via vma_lock and hugetlb_fault_mutex.
 431                  * vma_lock ensures the dst_pte remains valid even
 432                  * in the case of shared pmds.  fault mutex prevents
 433                  * races with other faulting threads.
 434                  */
 435                 idx = linear_page_index(dst_vma, dst_addr);
 436                 mapping = dst_vma->vm_file->f_mapping;
 437                 hash = hugetlb_fault_mutex_hash(mapping, idx);
 438                 mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 439                 hugetlb_vma_lock_read(dst_vma);
 440
 441                 err = -ENOMEM;
 442                 dst_pte = huge_pte_alloc(dst_mm, dst_vma, dst_addr, vma_hpagesize);
 443                 if (!dst_pte) {
 444                         hugetlb_vma_unlock_read(dst_vma);
 445                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 446                         goto out_unlock;
 447                 }
 448
 449                 if (!uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE) &&
 450                     !huge_pte_none_mostly(huge_ptep_get(dst_pte))) {
 451                         err = -EEXIST;
 452                         hugetlb_vma_unlock_read(dst_vma);
 453                         mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 454                         goto out_unlock;
 455                 }
 456
 457                 err = hugetlb_mfill_atomic_pte(dst_pte, dst_vma, dst_addr,
 458                                                src_addr, flags, &folio);
 459
 460                 hugetlb_vma_unlock_read(dst_vma);
 461                 mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 462
 463                 cond_resched();
 464
 465                 if (unlikely(err == -ENOENT)) {
 466                         mmap_read_unlock(dst_mm);
 467                         BUG_ON(!folio);
 468
 469                         err = copy_folio_from_user(folio,
 470                                                    (const void __user *)src_addr, true);
 471                         if (unlikely(err)) {
 472                                 err = -EFAULT;
 473                                 goto out;
 474                         }
 475                         mmap_read_lock(dst_mm);
 476                         /*
 477                          * If memory mappings are changing because of non-cooperative
 478                          * operation (e.g. mremap) running in parallel, bail out and
 479                          * request the user to retry later
 480                          */
 481                         if (mmap_changing && atomic_read(mmap_changing)) {
 482                                 err = -EAGAIN;
 483                                 break;
 484                         }
 485
 486                         dst_vma = NULL;
 487                         goto retry;
 488                 } else
 489                         BUG_ON(folio);
 490
 491                 if (!err) {
 492                         dst_addr += vma_hpagesize;
 493                         src_addr += vma_hpagesize;
 494                         copied += vma_hpagesize;
 495
 496                         if (fatal_signal_pending(current))
 497                                 err = -EINTR;
 498                 }
 499                 if (err)
 500                         break;
 501         }
 502
 503 out_unlock:
 504         mmap_read_unlock(dst_mm);
 505 out:
 506         if (folio)
 507                 folio_put(folio);
 508         BUG_ON(copied < 0);
 509         BUG_ON(err > 0);
 510         BUG_ON(!copied && !err);
 511         return copied ? copied : err;
 512 }
 513 #else /* !CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 514 /* fail at build time if gcc attempts to use this */
 515 extern ssize_t mfill_atomic_hugetlb(struct vm_area_struct *dst_vma,
 516                                     unsigned long dst_start,
 517                                     unsigned long src_start,
 518                                     unsigned long len,
 519                                     atomic_t *mmap_changing,
 520                                     uffd_flags_t flags);
 521 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 522
 523 static __always_inline ssize_t mfill_atomic_pte(pmd_t *dst_pmd,
 524                                                 struct vm_area_struct *dst_vma,
 525                                                 unsigned long dst_addr,
 526                                                 unsigned long src_addr,
 527                                                 uffd_flags_t flags,
 528                                                 struct folio **foliop)
 529 {
 530         ssize_t err;
 531
 532         if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE)) {
 533                 return mfill_atomic_pte_continue(dst_pmd, dst_vma,
 534                                                  dst_addr, flags);
 535         } else if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_POISON)) {
 536                 return mfill_atomic_pte_poison(dst_pmd, dst_vma,
 537                                                dst_addr, flags);
 538         }
 539
 540         /*
 541          * The normal page fault path for a shmem will invoke the
 542          * fault, fill the hole in the file and COW it right away. The
 543          * result generates plain anonymous memory. So when we are
 544          * asked to fill an hole in a MAP_PRIVATE shmem mapping, we'll
 545          * generate anonymous memory directly without actually filling
 546          * the hole. For the MAP_PRIVATE case the robustness check
 547          * only happens in the pagetable (to verify it's still none)
 548          * and not in the radix tree.
 549          */
 550         if (!(dst_vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
 551                 if (uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_COPY))
 552                         err = mfill_atomic_pte_copy(dst_pmd, dst_vma,
 553                                                     dst_addr, src_addr,
 554                                                     flags, foliop);
 555                 else
 556                         err = mfill_atomic_pte_zeropage(dst_pmd,
 557                                                  dst_vma, dst_addr);
 558         } else {
 559                 err = shmem_mfill_atomic_pte(dst_pmd, dst_vma,
 560                                              dst_addr, src_addr,
 561                                              flags, foliop);
 562         }
 563
 564         return err;
 565 }
 566
 567 static __always_inline ssize_t mfill_atomic(struct mm_struct *dst_mm,
 568                                             unsigned long dst_start,
 569                                             unsigned long src_start,
 570                                             unsigned long len,
 571                                             atomic_t *mmap_changing,
 572                                             uffd_flags_t flags)
 573 {
 574         struct vm_area_struct *dst_vma;
 575         ssize_t err;
 576         pmd_t *dst_pmd;
 577         unsigned long src_addr, dst_addr;
 578         long copied;
 579         struct folio *folio;
 580
 581         /*
 582          * Sanitize the command parameters:
 583          */
 584         BUG_ON(dst_start & ~PAGE_MASK);
 585         BUG_ON(len & ~PAGE_MASK);
 586
 587         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
 588         BUG_ON(src_start + len <= src_start);
 589         BUG_ON(dst_start + len <= dst_start);
 590
 591         src_addr = src_start;
 592         dst_addr = dst_start;
 593         copied = 0;
 594         folio = NULL;
 595 retry:
 596         mmap_read_lock(dst_mm);
 597
 598         /*
 599          * If memory mappings are changing because of non-cooperative
 600          * operation (e.g. mremap) running in parallel, bail out and
 601          * request the user to retry later
 602          */
 603         err = -EAGAIN;
 604         if (mmap_changing && atomic_read(mmap_changing))
 605                 goto out_unlock;
 606
 607         /*
 608          * Make sure the vma is not shared, that the dst range is
 609          * both valid and fully within a single existing vma.
 610          */
 611         err = -ENOENT;
 612         dst_vma = find_dst_vma(dst_mm, dst_start, len);
 613         if (!dst_vma)
 614                 goto out_unlock;
 615
 616         err = -EINVAL;
 617         /*
 618          * shmem_zero_setup is invoked in mmap for MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED but
 619          * it will overwrite vm_ops, so vma_is_anonymous must return false.
 620          */
 621         if (WARN_ON_ONCE(vma_is_anonymous(dst_vma) &&
 622             dst_vma->vm_flags & VM_SHARED))
 623                 goto out_unlock;
 624
 625         /*
 626          * validate 'mode' now that we know the dst_vma: don't allow
 627          * a wrprotect copy if the userfaultfd didn't register as WP.
 628          */
 629         if ((flags & MFILL_ATOMIC_WP) && !(dst_vma->vm_flags & VM_UFFD_WP))
 630                 goto out_unlock;
 631
 632         /*
 633          * If this is a HUGETLB vma, pass off to appropriate routine
 634          */
 635         if (is_vm_hugetlb_page(dst_vma))
 636                 return  mfill_atomic_hugetlb(dst_vma, dst_start, src_start,
 637                                              len, mmap_changing, flags);
 638
 639         if (!vma_is_anonymous(dst_vma) && !vma_is_shmem(dst_vma))
 640                 goto out_unlock;
 641         if (!vma_is_shmem(dst_vma) &&
 642             uffd_flags_mode_is(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE))
 643                 goto out_unlock;
 644
 645         /*
 646          * Ensure the dst_vma has a anon_vma or this page
 647          * would get a NULL anon_vma when moved in the
 648          * dst_vma.
 649          */
 650         err = -ENOMEM;
 651         if (!(dst_vma->vm_flags & VM_SHARED) &&
 652             unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
 653                 goto out_unlock;
 654
 655         while (src_addr < src_start + len) {
 656                 pmd_t dst_pmdval;
 657
 658                 BUG_ON(dst_addr >= dst_start + len);
 659
 660                 dst_pmd = mm_alloc_pmd(dst_mm, dst_addr);
 661                 if (unlikely(!dst_pmd)) {
 662                         err = -ENOMEM;
 663                         break;
 664                 }
 665
 666                 dst_pmdval = pmdp_get_lockless(dst_pmd);
 667                 /*
 668                  * If the dst_pmd is mapped as THP don't
 669                  * override it and just be strict.
 670                  */
 671                 if (unlikely(pmd_trans_huge(dst_pmdval))) {
 672                         err = -EEXIST;
 673                         break;
 674                 }
 675                 if (unlikely(pmd_none(dst_pmdval)) &&
 676                     unlikely(__pte_alloc(dst_mm, dst_pmd))) {
 677                         err = -ENOMEM;
 678                         break;
 679                 }
 680                 /* If an huge pmd materialized from under us fail */
 681                 if (unlikely(pmd_trans_huge(*dst_pmd))) {
 682                         err = -EFAULT;
 683                         break;
 684                 }
 685
 686                 BUG_ON(pmd_none(*dst_pmd));
 687                 BUG_ON(pmd_trans_huge(*dst_pmd));
 688
 689                 err = mfill_atomic_pte(dst_pmd, dst_vma, dst_addr,
 690                                        src_addr, flags, &folio);
 691                 cond_resched();
 692
 693                 if (unlikely(err == -ENOENT)) {
 694                         void *kaddr;
 695
 696                         mmap_read_unlock(dst_mm);
 697                         BUG_ON(!folio);
 698
 699                         kaddr = kmap_local_folio(folio, 0);
 700                         err = copy_from_user(kaddr,
 701                                              (const void __user *) src_addr,
 702                                              PAGE_SIZE);
 703                         kunmap_local(kaddr);
 704                         if (unlikely(err)) {
 705                                 err = -EFAULT;
 706                                 goto out;
 707                         }
 708                         flush_dcache_folio(folio);
 709                         goto retry;
 710                 } else
 711                         BUG_ON(folio);
 712
 713                 if (!err) {
 714                         dst_addr += PAGE_SIZE;
 715                         src_addr += PAGE_SIZE;
 716                         copied += PAGE_SIZE;
 717
 718                         if (fatal_signal_pending(current))
 719                                 err = -EINTR;
 720                 }
 721                 if (err)
 722                         break;
 723         }
 724
 725 out_unlock:
 726         mmap_read_unlock(dst_mm);
 727 out:
 728         if (folio)
 729                 folio_put(folio);
 730         BUG_ON(copied < 0);
 731         BUG_ON(err > 0);
 732         BUG_ON(!copied && !err);
 733         return copied ? copied : err;
 734 }
 735
 736 ssize_t mfill_atomic_copy(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long dst_start,
 737                           unsigned long src_start, unsigned long len,
 738                           atomic_t *mmap_changing, uffd_flags_t flags)
 739 {
 740         return mfill_atomic(dst_mm, dst_start, src_start, len, mmap_changing,
 741                             uffd_flags_set_mode(flags, MFILL_ATOMIC_COPY));
 742 }
 743
 744 ssize_t mfill_atomic_zeropage(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 745                               unsigned long len, atomic_t *mmap_changing)
 746 {
 747         return mfill_atomic(dst_mm, start, 0, len, mmap_changing,
 748                             uffd_flags_set_mode(0, MFILL_ATOMIC_ZEROPAGE));
 749 }
 750
 751 ssize_t mfill_atomic_continue(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 752                               unsigned long len, atomic_t *mmap_changing,
 753                               uffd_flags_t flags)
 754 {
 755         return mfill_atomic(dst_mm, start, 0, len, mmap_changing,
 756                             uffd_flags_set_mode(flags, MFILL_ATOMIC_CONTINUE));
 757 }
 758
 759 ssize_t mfill_atomic_poison(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 760                             unsigned long len, atomic_t *mmap_changing,
 761                             uffd_flags_t flags)
 762 {
 763         return mfill_atomic(dst_mm, start, 0, len, mmap_changing,
 764                             uffd_flags_set_mode(flags, MFILL_ATOMIC_POISON));
 765 }
 766
 767 long uffd_wp_range(struct vm_area_struct *dst_vma,
 768                    unsigned long start, unsigned long len, bool enable_wp)
 769 {
 770         unsigned int mm_cp_flags;
 771         struct mmu_gather tlb;
 772         long ret;
 773
 774         VM_WARN_ONCE(start < dst_vma->vm_start || start + len > dst_vma->vm_end,
 775                         "The address range exceeds VMA boundary.\n");
 776         if (enable_wp)
 777                 mm_cp_flags = MM_CP_UFFD_WP;
 778         else
 779                 mm_cp_flags = MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE;
 780
 781         /*
 782          * vma->vm_page_prot already reflects that uffd-wp is enabled for this
 783          * VMA (see userfaultfd_set_vm_flags()) and that all PTEs are supposed
 784          * to be write-protected as default whenever protection changes.
 785          * Try upgrading write permissions manually.
 786          */
 787         if (!enable_wp && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(dst_vma))
 788                 mm_cp_flags |= MM_CP_TRY_CHANGE_WRITABLE;
 789         tlb_gather_mmu(&tlb, dst_vma->vm_mm);
 790         ret = change_protection(&tlb, dst_vma, start, start + len, mm_cp_flags);
 791         tlb_finish_mmu(&tlb);
 792
 793         return ret;
 794 }
 795
 796 int mwriteprotect_range(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 797                         unsigned long len, bool enable_wp,
 798                         atomic_t *mmap_changing)
 799 {
 800         unsigned long end = start + len;
 801         unsigned long _start, _end;
 802         struct vm_area_struct *dst_vma;
 803         unsigned long page_mask;
 804         long err;
 805         VMA_ITERATOR(vmi, dst_mm, start);
 806
 807         /*
 808          * Sanitize the command parameters:
 809          */
 810         BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 811         BUG_ON(len & ~PAGE_MASK);
 812
 813         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
 814         BUG_ON(start + len <= start);
 815
 816         mmap_read_lock(dst_mm);
 817
 818         /*
 819          * If memory mappings are changing because of non-cooperative
 820          * operation (e.g. mremap) running in parallel, bail out and
 821          * request the user to retry later
 822          */
 823         err = -EAGAIN;
 824         if (mmap_changing && atomic_read(mmap_changing))
 825                 goto out_unlock;
 826
 827         err = -ENOENT;
 828         for_each_vma_range(vmi, dst_vma, end) {
 829
 830                 if (!userfaultfd_wp(dst_vma)) {
 831                         err = -ENOENT;
 832                         break;
 833                 }
 834
 835                 if (is_vm_hugetlb_page(dst_vma)) {
 836                         err = -EINVAL;
 837                         page_mask = vma_kernel_pagesize(dst_vma) - 1;
 838                         if ((start & page_mask) || (len & page_mask))
 839                                 break;
 840                 }
 841
 842                 _start = max(dst_vma->vm_start, start);
 843                 _end = min(dst_vma->vm_end, end);
 844
 845                 err = uffd_wp_range(dst_vma, _start, _end - _start, enable_wp);
 846
 847                 /* Return 0 on success, <0 on failures */
 848                 if (err < 0)
 849                         break;
 850                 err = 0;
 851         }
 852 out_unlock:
 853         mmap_read_unlock(dst_mm);
 854         return err;
 855 }
 856
 857
 858 void double_pt_lock(spinlock_t *ptl1,
 859                     spinlock_t *ptl2)
 860         __acquires(ptl1)
 861         __acquires(ptl2)
 862 {
 863         spinlock_t *ptl_tmp;
 864
 865         if (ptl1 > ptl2) {
 866                 /* exchange ptl1 and ptl2 */
 867                 ptl_tmp = ptl1;
 868                 ptl1 = ptl2;
 869                 ptl2 = ptl_tmp;
 870         }
 871         /* lock in virtual address order to avoid lock inversion */
 872         spin_lock(ptl1);
 873         if (ptl1 != ptl2)
 874                 spin_lock_nested(ptl2, SINGLE_DEPTH_NESTING);
 875         else
 876                 __acquire(ptl2);
 877 }
 878
 879 void double_pt_unlock(spinlock_t *ptl1,
 880                       spinlock_t *ptl2)
 881         __releases(ptl1)
 882         __releases(ptl2)
 883 {
 884         spin_unlock(ptl1);
 885         if (ptl1 != ptl2)
 886                 spin_unlock(ptl2);
 887         else
 888                 __release(ptl2);
 889 }
 890
 891
 892 static int move_present_pte(struct mm_struct *mm,
 893                             struct vm_area_struct *dst_vma,
 894                             struct vm_area_struct *src_vma,
 895                             unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr,
 896                             pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
 897                             pte_t orig_dst_pte, pte_t orig_src_pte,
 898                             spinlock_t *dst_ptl, spinlock_t *src_ptl,
 899                             struct folio *src_folio)
 900 {
 901         int err = 0;
 902
 903         double_pt_lock(dst_ptl, src_ptl);
 904
 905         if (!pte_same(ptep_get(src_pte), orig_src_pte) ||
 906             !pte_same(ptep_get(dst_pte), orig_dst_pte)) {
 907                 err = -EAGAIN;
 908                 goto out;
 909         }
 910         if (folio_test_large(src_folio) ||
 911             folio_maybe_dma_pinned(src_folio) ||
 912             !PageAnonExclusive(&src_folio->page)) {
 913                 err = -EBUSY;
 914                 goto out;
 915         }
 916
 917         orig_src_pte = ptep_clear_flush(src_vma, src_addr, src_pte);
 918         /* Folio got pinned from under us. Put it back and fail the move. */
 919         if (folio_maybe_dma_pinned(src_folio)) {
 920                 set_pte_at(mm, src_addr, src_pte, orig_src_pte);
 921                 err = -EBUSY;
 922                 goto out;
 923         }
 924
 925         folio_move_anon_rmap(src_folio, dst_vma);
 926         WRITE_ONCE(src_folio->index, linear_page_index(dst_vma, dst_addr));
 927
 928         orig_dst_pte = mk_pte(&src_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
 929         /* Follow mremap() behavior and treat the entry dirty after the move */
 930         orig_dst_pte = pte_mkwrite(pte_mkdirty(orig_dst_pte), dst_vma);
 931
 932         set_pte_at(mm, dst_addr, dst_pte, orig_dst_pte);
 933 out:
 934         double_pt_unlock(dst_ptl, src_ptl);
 935         return err;
 936 }
 937
 938 static int move_swap_pte(struct mm_struct *mm,
 939                          unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr,
 940                          pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
 941                          pte_t orig_dst_pte, pte_t orig_src_pte,
 942                          spinlock_t *dst_ptl, spinlock_t *src_ptl)
 943 {
 944         if (!pte_swp_exclusive(orig_src_pte))
 945                 return -EBUSY;
 946
 947         double_pt_lock(dst_ptl, src_ptl);
 948
 949         if (!pte_same(ptep_get(src_pte), orig_src_pte) ||
 950             !pte_same(ptep_get(dst_pte), orig_dst_pte)) {
 951                 double_pt_unlock(dst_ptl, src_ptl);
 952                 return -EAGAIN;
 953         }
 954
 955         orig_src_pte = ptep_get_and_clear(mm, src_addr, src_pte);
 956         set_pte_at(mm, dst_addr, dst_pte, orig_src_pte);
 957         double_pt_unlock(dst_ptl, src_ptl);
 958
 959         return 0;
 960 }
 961
 962 /*
 963  * The mmap_lock for reading is held by the caller. Just move the page
 964  * from src_pmd to dst_pmd if possible, and return true if succeeded
 965  * in moving the page.
 966  */
 967 static int move_pages_pte(struct mm_struct *mm, pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd,
 968                           struct vm_area_struct *dst_vma,
 969                           struct vm_area_struct *src_vma,
 970                           unsigned long dst_addr, unsigned long src_addr,
 971                           __u64 mode)
 972 {
 973         swp_entry_t entry;
 974         pte_t orig_src_pte, orig_dst_pte;
 975         pte_t src_folio_pte;
 976         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
 977         pte_t *src_pte = NULL;
 978         pte_t *dst_pte = NULL;
 979
 980         struct folio *src_folio = NULL;
 981         struct anon_vma *src_anon_vma = NULL;
 982         struct mmu_notifier_range range;
 983         int err = 0;
 984
 985         flush_cache_range(src_vma, src_addr, src_addr + PAGE_SIZE);
 986         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
 987                                 src_addr, src_addr + PAGE_SIZE);
 988         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 989 retry:
 990         dst_pte = pte_offset_map_nolock(mm, dst_pmd, dst_addr, &dst_ptl);
 991
 992         /* Retry if a huge pmd materialized from under us */
 993         if (unlikely(!dst_pte)) {
 994                 err = -EAGAIN;
 995                 goto out;
 996         }
 997
 998         src_pte = pte_offset_map_nolock(mm, src_pmd, src_addr, &src_ptl);
 999
1000         /*
1001          * We held the mmap_lock for reading so MADV_DONTNEED
1002          * can zap transparent huge pages under us, or the
1003          * transparent huge page fault can establish new
1004          * transparent huge pages under us.
1005          */
1006         if (unlikely(!src_pte)) {
1007                 err = -EAGAIN;
1008                 goto out;
1009         }
1010
1011         /* Sanity checks before the operation */
1012         if (WARN_ON_ONCE(pmd_none(*dst_pmd)) || WARN_ON_ONCE(pmd_none(*src_pmd)) ||
1013             WARN_ON_ONCE(pmd_trans_huge(*dst_pmd)) || WARN_ON_ONCE(pmd_trans_huge(*src_pmd))) {
1014                 err = -EINVAL;
1015                 goto out;
1016         }
1017
1018         spin_lock(dst_ptl);
1019         orig_dst_pte = ptep_get(dst_pte);
1020         spin_unlock(dst_ptl);
1021         if (!pte_none(orig_dst_pte)) {
1022                 err = -EEXIST;
1023                 goto out;
1024         }
1025
1026         spin_lock(src_ptl);
1027         orig_src_pte = ptep_get(src_pte);
1028         spin_unlock(src_ptl);
1029         if (pte_none(orig_src_pte)) {
1030                 if (!(mode & UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES))
1031                         err = -ENOENT;
1032                 else /* nothing to do to move a hole */
1033                         err = 0;
1034                 goto out;
1035         }
1036
1037         /* If PTE changed after we locked the folio them start over */
1038         if (src_folio && unlikely(!pte_same(src_folio_pte, orig_src_pte))) {
1039                 err = -EAGAIN;
1040                 goto out;
1041         }
1042
1043         if (pte_present(orig_src_pte)) {
1044                 /*
1045                  * Pin and lock both source folio and anon_vma. Since we are in
1046                  * RCU read section, we can't block, so on contention have to
1047                  * unmap the ptes, obtain the lock and retry.
1048                  */
1049                 if (!src_folio) {
1050                         struct folio *folio;
1051
1052                         /*
1053                          * Pin the page while holding the lock to be sure the
1054                          * page isn't freed under us
1055                          */
1056                         spin_lock(src_ptl);
1057                         if (!pte_same(orig_src_pte, ptep_get(src_pte))) {
1058                                 spin_unlock(src_ptl);
1059                                 err = -EAGAIN;
1060                                 goto out;
1061                         }
1062
1063                         folio = vm_normal_folio(src_vma, src_addr, orig_src_pte);
1064                         if (!folio || !PageAnonExclusive(&folio->page)) {
1065                                 spin_unlock(src_ptl);
1066                                 err = -EBUSY;
1067                                 goto out;
1068                         }
1069
1070                         folio_get(folio);
1071                         src_folio = folio;
1072                         src_folio_pte = orig_src_pte;
1073                         spin_unlock(src_ptl);
1074
1075                         if (!folio_trylock(src_folio)) {
1076                                 pte_unmap(&orig_src_pte);
1077                                 pte_unmap(&orig_dst_pte);
1078                                 src_pte = dst_pte = NULL;
1079                                 /* now we can block and wait */
1080                                 folio_lock(src_folio);
1081                                 goto retry;
1082                         }
1083
1084                         if (WARN_ON_ONCE(!folio_test_anon(src_folio))) {
1085                                 err = -EBUSY;
1086                                 goto out;
1087                         }
1088                 }
1089
1090                 /* at this point we have src_folio locked */
1091                 if (folio_test_large(src_folio)) {
1092                         /* split_folio() can block */
1093                         pte_unmap(&orig_src_pte);
1094                         pte_unmap(&orig_dst_pte);
1095                         src_pte = dst_pte = NULL;
1096                         err = split_folio(src_folio);
1097                         if (err)
1098                                 goto out;
1099                         /* have to reacquire the folio after it got split */
1100                         folio_unlock(src_folio);
1101                         folio_put(src_folio);
1102                         src_folio = NULL;
1103                         goto retry;
1104                 }
1105
1106                 if (!src_anon_vma) {
1107                         /*
1108                          * folio_referenced walks the anon_vma chain
1109                          * without the folio lock. Serialize against it with
1110                          * the anon_vma lock, the folio lock is not enough.
1111                          */
1112                         src_anon_vma = folio_get_anon_vma(src_folio);
1113                         if (!src_anon_vma) {
1114                                 /* page was unmapped from under us */
1115                                 err = -EAGAIN;
1116                                 goto out;
1117                         }
1118                         if (!anon_vma_trylock_write(src_anon_vma)) {
1119                                 pte_unmap(&orig_src_pte);
1120                                 pte_unmap(&orig_dst_pte);
1121                                 src_pte = dst_pte = NULL;
1122                                 /* now we can block and wait */
1123                                 anon_vma_lock_write(src_anon_vma);
1124                                 goto retry;
1125                         }
1126                 }
1127
1128                 err = move_present_pte(mm,  dst_vma, src_vma,
1129                                        dst_addr, src_addr, dst_pte, src_pte,
1130                                        orig_dst_pte, orig_src_pte,
1131                                        dst_ptl, src_ptl, src_folio);
1132         } else {
1133                 entry = pte_to_swp_entry(orig_src_pte);
1134                 if (non_swap_entry(entry)) {
1135                         if (is_migration_entry(entry)) {
1136                                 pte_unmap(&orig_src_pte);
1137                                 pte_unmap(&orig_dst_pte);
1138                                 src_pte = dst_pte = NULL;
1139                                 migration_entry_wait(mm, src_pmd, src_addr);
1140                                 err = -EAGAIN;
1141                         } else
1142                                 err = -EFAULT;
1143                         goto out;
1144                 }
1145
1146                 err = move_swap_pte(mm, dst_addr, src_addr,
1147                                     dst_pte, src_pte,
1148                                     orig_dst_pte, orig_src_pte,
1149                                     dst_ptl, src_ptl);
1150         }
1151
1152 out:
1153         if (src_anon_vma) {
1154                 anon_vma_unlock_write(src_anon_vma);
1155                 put_anon_vma(src_anon_vma);
1156         }
1157         if (src_folio) {
1158                 folio_unlock(src_folio);
1159                 folio_put(src_folio);
1160         }
1161         if (dst_pte)
1162                 pte_unmap(dst_pte);
1163         if (src_pte)
1164                 pte_unmap(src_pte);
1165         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1166
1167         return err;
1168 }
1169
1170 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1171 static inline bool move_splits_huge_pmd(unsigned long dst_addr,
1172                                         unsigned long src_addr,
1173                                         unsigned long src_end)
1174 {
1175         return (src_addr & ~HPAGE_PMD_MASK) || (dst_addr & ~HPAGE_PMD_MASK) ||
1176                 src_end - src_addr < HPAGE_PMD_SIZE;
1177 }
1178 #else
1179 static inline bool move_splits_huge_pmd(unsigned long dst_addr,
1180                                         unsigned long src_addr,
1181                                         unsigned long src_end)
1182 {
1183         /* This is unreachable anyway, just to avoid warnings when HPAGE_PMD_SIZE==0 */
1184         return false;
1185 }
1186 #endif
1187
1188 static inline bool vma_move_compatible(struct vm_area_struct *vma)
1189 {
1190         return !(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_IO |  VM_HUGETLB |
1191                                   VM_MIXEDMAP | VM_SHADOW_STACK));
1192 }
1193
1194 static int validate_move_areas(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1195                                struct vm_area_struct *src_vma,
1196                                struct vm_area_struct *dst_vma)
1197 {
1198         /* Only allow moving if both have the same access and protection */
1199         if ((src_vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS) != (dst_vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS) ||
1200             pgprot_val(src_vma->vm_page_prot) != pgprot_val(dst_vma->vm_page_prot))
1201                 return -EINVAL;
1202
1203         /* Only allow moving if both are mlocked or both aren't */
1204         if ((src_vma->vm_flags & VM_LOCKED) != (dst_vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1205                 return -EINVAL;
1206
1207         /*
1208          * For now, we keep it simple and only move between writable VMAs.
1209          * Access flags are equal, therefore cheching only the source is enough.
1210          */
1211         if (!(src_vma->vm_flags & VM_WRITE))
1212                 return -EINVAL;
1213
1214         /* Check if vma flags indicate content which can be moved */
1215         if (!vma_move_compatible(src_vma) || !vma_move_compatible(dst_vma))
1216                 return -EINVAL;
1217
1218         /* Ensure dst_vma is registered in uffd we are operating on */
1219         if (!dst_vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx ||
1220             dst_vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx)
1221                 return -EINVAL;
1222
1223         /* Only allow moving across anonymous vmas */
1224         if (!vma_is_anonymous(src_vma) || !vma_is_anonymous(dst_vma))
1225                 return -EINVAL;
1226
1227         /*
1228          * Ensure the dst_vma has a anon_vma or this page
1229          * would get a NULL anon_vma when moved in the
1230          * dst_vma.
1231          */
1232         if (unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
1233                 return -ENOMEM;
1234
1235         return 0;
1236 }
1237
1238 /**
1239  * move_pages - move arbitrary anonymous pages of an existing vma
1240  * @ctx: pointer to the userfaultfd context
1241  * @mm: the address space to move pages
1242  * @dst_start: start of the destination virtual memory range
1243  * @src_start: start of the source virtual memory range
1244  * @len: length of the virtual memory range
1245  * @mode: flags from uffdio_move.mode
1246  *
1247  * Must be called with mmap_lock held for read.
1248  *
1249  * move_pages() remaps arbitrary anonymous pages atomically in zero
1250  * copy. It only works on non shared anonymous pages because those can
1251  * be relocated without generating non linear anon_vmas in the rmap
1252  * code.
1253  *
1254  * It provides a zero copy mechanism to handle userspace page faults.
1255  * The source vma pages should have mapcount == 1, which can be
1256  * enforced by using madvise(MADV_DONTFORK) on src vma.
1257  *
1258  * The thread receiving the page during the userland page fault
1259  * will receive the faulting page in the source vma through the network,
1260  * storage or any other I/O device (MADV_DONTFORK in the source vma
1261  * avoids move_pages() to fail with -EBUSY if the process forks before
1262  * move_pages() is called), then it will call move_pages() to map the
1263  * page in the faulting address in the destination vma.
1264  *
1265  * This userfaultfd command works purely via pagetables, so it's the
1266  * most efficient way to move physical non shared anonymous pages
1267  * across different virtual addresses. Unlike mremap()/mmap()/munmap()
1268  * it does not create any new vmas. The mapping in the destination
1269  * address is atomic.
1270  *
1271  * It only works if the vma protection bits are identical from the
1272  * source and destination vma.
1273  *
1274  * It can remap non shared anonymous pages within the same vma too.
1275  *
1276  * If the source virtual memory range has any unmapped holes, or if
1277  * the destination virtual memory range is not a whole unmapped hole,
1278  * move_pages() will fail respectively with -ENOENT or -EEXIST. This
1279  * provides a very strict behavior to avoid any chance of memory
1280  * corruption going unnoticed if there are userland race conditions.
1281  * Only one thread should resolve the userland page fault at any given
1282  * time for any given faulting address. This means that if two threads
1283  * try to both call move_pages() on the same destination address at the
1284  * same time, the second thread will get an explicit error from this
1285  * command.
1286  *
1287  * The command retval will return "len" is successful. The command
1288  * however can be interrupted by fatal signals or errors. If
1289  * interrupted it will return the number of bytes successfully
1290  * remapped before the interruption if any, or the negative error if
1291  * none. It will never return zero. Either it will return an error or
1292  * an amount of bytes successfully moved. If the retval reports a
1293  * "short" remap, the move_pages() command should be repeated by
1294  * userland with src+retval, dst+reval, len-retval if it wants to know
1295  * about the error that interrupted it.
1296  *
1297  * The UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES flag can be specified to
1298  * prevent -ENOENT errors to materialize if there are holes in the
1299  * source virtual range that is being remapped. The holes will be
1300  * accounted as successfully remapped in the retval of the
1301  * command. This is mostly useful to remap hugepage naturally aligned
1302  * virtual regions without knowing if there are transparent hugepage
1303  * in the regions or not, but preventing the risk of having to split
1304  * the hugepmd during the remap.
1305  *
1306  * If there's any rmap walk that is taking the anon_vma locks without
1307  * first obtaining the folio lock (the only current instance is
1308  * folio_referenced), they will have to verify if the folio->mapping
1309  * has changed after taking the anon_vma lock. If it changed they
1310  * should release the lock and retry obtaining a new anon_vma, because
1311  * it means the anon_vma was changed by move_pages() before the lock
1312  * could be obtained. This is the only additional complexity added to
1313  * the rmap code to provide this anonymous page remapping functionality.
1314  */
1315 ssize_t move_pages(struct userfaultfd_ctx *ctx, struct mm_struct *mm,
1316                    unsigned long dst_start, unsigned long src_start,
1317                    unsigned long len, __u64 mode)
1318 {
1319         struct vm_area_struct *src_vma, *dst_vma;
1320         unsigned long src_addr, dst_addr;
1321         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1322         long err = -EINVAL;
1323         ssize_t moved = 0;
1324
1325         /* Sanitize the command parameters. */
1326         if (WARN_ON_ONCE(src_start & ~PAGE_MASK) ||
1327             WARN_ON_ONCE(dst_start & ~PAGE_MASK) ||
1328             WARN_ON_ONCE(len & ~PAGE_MASK))
1329                 goto out;
1330
1331         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
1332         if (WARN_ON_ONCE(src_start + len <= src_start) ||
1333             WARN_ON_ONCE(dst_start + len <= dst_start))
1334                 goto out;
1335
1336         /*
1337          * Make sure the vma is not shared, that the src and dst remap
1338          * ranges are both valid and fully within a single existing
1339          * vma.
1340          */
1341         src_vma = find_vma(mm, src_start);
1342         if (!src_vma || (src_vma->vm_flags & VM_SHARED))
1343                 goto out;
1344         if (src_start < src_vma->vm_start ||
1345             src_start + len > src_vma->vm_end)
1346                 goto out;
1347
1348         dst_vma = find_vma(mm, dst_start);
1349         if (!dst_vma || (dst_vma->vm_flags & VM_SHARED))
1350                 goto out;
1351         if (dst_start < dst_vma->vm_start ||
1352             dst_start + len > dst_vma->vm_end)
1353                 goto out;
1354
1355         err = validate_move_areas(ctx, src_vma, dst_vma);
1356         if (err)
1357                 goto out;
1358
1359         for (src_addr = src_start, dst_addr = dst_start;
1360              src_addr < src_start + len;) {
1361                 spinlock_t *ptl;
1362                 pmd_t dst_pmdval;
1363                 unsigned long step_size;
1364
1365                 /*
1366                  * Below works because anonymous area would not have a
1367                  * transparent huge PUD. If file-backed support is added,
1368                  * that case would need to be handled here.
1369                  */
1370                 src_pmd = mm_find_pmd(mm, src_addr);
1371                 if (unlikely(!src_pmd)) {
1372                         if (!(mode & UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES)) {
1373                                 err = -ENOENT;
1374                                 break;
1375                         }
1376                         src_pmd = mm_alloc_pmd(mm, src_addr);
1377                         if (unlikely(!src_pmd)) {
1378                                 err = -ENOMEM;
1379                                 break;
1380                         }
1381                 }
1382                 dst_pmd = mm_alloc_pmd(mm, dst_addr);
1383                 if (unlikely(!dst_pmd)) {
1384                         err = -ENOMEM;
1385                         break;
1386                 }
1387
1388                 dst_pmdval = pmdp_get_lockless(dst_pmd);
1389                 /*
1390                  * If the dst_pmd is mapped as THP don't override it and just
1391                  * be strict. If dst_pmd changes into TPH after this check, the
1392                  * move_pages_huge_pmd() will detect the change and retry
1393                  * while move_pages_pte() will detect the change and fail.
1394                  */
1395                 if (unlikely(pmd_trans_huge(dst_pmdval))) {
1396                         err = -EEXIST;
1397                         break;
1398                 }
1399
1400                 ptl = pmd_trans_huge_lock(src_pmd, src_vma);
1401                 if (ptl) {
1402                         if (pmd_devmap(*src_pmd)) {
1403                                 spin_unlock(ptl);
1404                                 err = -ENOENT;
1405                                 break;
1406                         }
1407                         /* Avoid moving zeropages for now */
1408                         if (is_huge_zero_pmd(*src_pmd)) {
1409                                 spin_unlock(ptl);
1410                                 err = -EBUSY;
1411                                 break;
1412                         }
1413
1414                         /* Check if we can move the pmd without splitting it. */
1415                         if (move_splits_huge_pmd(dst_addr, src_addr, src_start + len) ||
1416                             !pmd_none(dst_pmdval)) {
1417                                 struct folio *folio = pfn_folio(pmd_pfn(*src_pmd));
1418
1419                                 if (!folio || !PageAnonExclusive(&folio->page)) {
1420                                         spin_unlock(ptl);
1421                                         err = -EBUSY;
1422                                         break;
1423                                 }
1424
1425                                 spin_unlock(ptl);
1426                                 split_huge_pmd(src_vma, src_pmd, src_addr);
1427                                 /* The folio will be split by move_pages_pte() */
1428                                 continue;
1429                         }
1430
1431                         err = move_pages_huge_pmd(mm, dst_pmd, src_pmd,
1432                                                   dst_pmdval, dst_vma, src_vma,
1433                                                   dst_addr, src_addr);
1434                         step_size = HPAGE_PMD_SIZE;
1435                 } else {
1436                         if (pmd_none(*src_pmd)) {
1437                                 if (!(mode & UFFDIO_MOVE_MODE_ALLOW_SRC_HOLES)) {
1438                                         err = -ENOENT;
1439                                         break;
1440                                 }
1441                                 if (unlikely(__pte_alloc(mm, src_pmd))) {
1442                                         err = -ENOMEM;
1443                                         break;
1444                                 }
1445                         }
1446
1447                         if (unlikely(pte_alloc(mm, dst_pmd))) {
1448                                 err = -ENOMEM;
1449                                 break;
1450                         }
1451
1452                         err = move_pages_pte(mm, dst_pmd, src_pmd,
1453                                              dst_vma, src_vma,
1454                                              dst_addr, src_addr, mode);
1455                         step_size = PAGE_SIZE;
1456                 }
1457
1458                 cond_resched();
1459
1460                 if (fatal_signal_pending(current)) {
1461                         /* Do not override an error */
1462                         if (!err || err == -EAGAIN)
1463                                 err = -EINTR;
1464                         break;
1465                 }
1466
1467                 if (err) {
1468                         if (err == -EAGAIN)
1469                                 continue;
1470                         break;
1471                 }
1472
1473                 /* Proceed to the next page */
1474                 dst_addr += step_size;
1475                 src_addr += step_size;
1476                 moved += step_size;
1477         }
1478
1479 out:
1480         VM_WARN_ON(moved < 0);
1481         VM_WARN_ON(err > 0);
1482         VM_WARN_ON(!moved && !err);
1483         return moved ? moved : err;
1484 }