x86/cpu: Add model number for another Intel Arrow Lake mobile processor
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / memory.c
1
2 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
3 /*
4  *  linux/mm/memory.c
5  *
6  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
7  */
8
9 /*
10  * demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of
11  * things wanted, and it should be easy to implement. - Linus
12  */
13
14 /*
15  * Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared
16  * pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.
17  *
18  * Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it
19  * would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as
20  * far as I could see.
21  *
22  * Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.
23  */
24
25 /*
26  * Real VM (paging to/from disk) started 18.12.91. Much more work and
27  * thought has to go into this. Oh, well..
28  * 19.12.91  -  works, somewhat. Sometimes I get faults, don't know why.
29  *              Found it. Everything seems to work now.
30  * 20.12.91  -  Ok, making the swap-device changeable like the root.
31  */
32
33 /*
34  * 05.04.94  -  Multi-page memory management added for v1.1.
35  *              Idea by Alex Bligh (alex@cconcepts.co.uk)
36  *
37  * 16.07.99  -  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG
38  *              (Gerhard.Wichert@pdb.siemens.de)
39  *
40  * Aug/Sep 2004 Changed to four level page tables (Andi Kleen)
41  */
42
43 #include <linux/kernel_stat.h>
44 #include <linux/mm.h>
45 #include <linux/mm_inline.h>
46 #include <linux/sched/mm.h>
47 #include <linux/sched/coredump.h>
48 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
49 #include <linux/sched/task.h>
50 #include <linux/hugetlb.h>
51 #include <linux/mman.h>
52 #include <linux/swap.h>
53 #include <linux/highmem.h>
54 #include <linux/pagemap.h>
55 #include <linux/memremap.h>
56 #include <linux/kmsan.h>
57 #include <linux/ksm.h>
58 #include <linux/rmap.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/delayacct.h>
61 #include <linux/init.h>
62 #include <linux/pfn_t.h>
63 #include <linux/writeback.h>
64 #include <linux/memcontrol.h>
65 #include <linux/mmu_notifier.h>
66 #include <linux/swapops.h>
67 #include <linux/elf.h>
68 #include <linux/gfp.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/string.h>
71 #include <linux/memory-tiers.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/userfaultfd_k.h>
74 #include <linux/dax.h>
75 #include <linux/oom.h>
76 #include <linux/numa.h>
77 #include <linux/perf_event.h>
78 #include <linux/ptrace.h>
79 #include <linux/vmalloc.h>
80 #include <linux/sched/sysctl.h>
81
82 #include <trace/events/kmem.h>
83
84 #include <asm/io.h>
85 #include <asm/mmu_context.h>
86 #include <asm/pgalloc.h>
87 #include <linux/uaccess.h>
88 #include <asm/tlb.h>
89 #include <asm/tlbflush.h>
90
91 #include "pgalloc-track.h"
92 #include "internal.h"
93 #include "swap.h"
94
95 #if defined(LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS) && !defined(CONFIG_COMPILE_TEST)
96 #warning Unfortunate NUMA and NUMA Balancing config, growing page-frame for last_cpupid.
97 #endif
98
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100 unsigned long max_mapnr;
101 EXPORT_SYMBOL(max_mapnr);
102
103 struct page *mem_map;
104 EXPORT_SYMBOL(mem_map);
105 #endif
106
107 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf);
108 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf);
109 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf);
110
111 /*
112  * Return true if the original pte was a uffd-wp pte marker (so the pte was
113  * wr-protected).
114  */
115 static bool vmf_orig_pte_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
116 {
117         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID))
118                 return false;
119
120         return pte_marker_uffd_wp(vmf->orig_pte);
121 }
122
123 /*
124  * A number of key systems in x86 including ioremap() rely on the assumption
125  * that high_memory defines the upper bound on direct map memory, then end
126  * of ZONE_NORMAL.
127  */
128 void *high_memory;
129 EXPORT_SYMBOL(high_memory);
130
131 /*
132  * Randomize the address space (stacks, mmaps, brk, etc.).
133  *
134  * ( When CONFIG_COMPAT_BRK=y we exclude brk from randomization,
135  *   as ancient (libc5 based) binaries can segfault. )
136  */
137 int randomize_va_space __read_mostly =
138 #ifdef CONFIG_COMPAT_BRK
139                                         1;
140 #else
141                                         2;
142 #endif
143
144 #ifndef arch_wants_old_prefaulted_pte
145 static inline bool arch_wants_old_prefaulted_pte(void)
146 {
147         /*
148          * Transitioning a PTE from 'old' to 'young' can be expensive on
149          * some architectures, even if it's performed in hardware. By
150          * default, "false" means prefaulted entries will be 'young'.
151          */
152         return false;
153 }
154 #endif
155
156 static int __init disable_randmaps(char *s)
157 {
158         randomize_va_space = 0;
159         return 1;
160 }
161 __setup("norandmaps", disable_randmaps);
162
163 unsigned long zero_pfn __read_mostly;
164 EXPORT_SYMBOL(zero_pfn);
165
166 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
167
168 /*
169  * CONFIG_MMU architectures set up ZERO_PAGE in their paging_init()
170  */
171 static int __init init_zero_pfn(void)
172 {
173         zero_pfn = page_to_pfn(ZERO_PAGE(0));
174         return 0;
175 }
176 early_initcall(init_zero_pfn);
177
178 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member)
179 {
180         trace_rss_stat(mm, member);
181 }
182
183 /*
184  * Note: this doesn't free the actual pages themselves. That
185  * has been handled earlier when unmapping all the memory regions.
186  */
187 static void free_pte_range(struct mmu_gather *tlb, pmd_t *pmd,
188                            unsigned long addr)
189 {
190         pgtable_t token = pmd_pgtable(*pmd);
191         pmd_clear(pmd);
192         pte_free_tlb(tlb, token, addr);
193         mm_dec_nr_ptes(tlb->mm);
194 }
195
196 static inline void free_pmd_range(struct mmu_gather *tlb, pud_t *pud,
197                                 unsigned long addr, unsigned long end,
198                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
199 {
200         pmd_t *pmd;
201         unsigned long next;
202         unsigned long start;
203
204         start = addr;
205         pmd = pmd_offset(pud, addr);
206         do {
207                 next = pmd_addr_end(addr, end);
208                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
209                         continue;
210                 free_pte_range(tlb, pmd, addr);
211         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
212
213         start &= PUD_MASK;
214         if (start < floor)
215                 return;
216         if (ceiling) {
217                 ceiling &= PUD_MASK;
218                 if (!ceiling)
219                         return;
220         }
221         if (end - 1 > ceiling - 1)
222                 return;
223
224         pmd = pmd_offset(pud, start);
225         pud_clear(pud);
226         pmd_free_tlb(tlb, pmd, start);
227         mm_dec_nr_pmds(tlb->mm);
228 }
229
230 static inline void free_pud_range(struct mmu_gather *tlb, p4d_t *p4d,
231                                 unsigned long addr, unsigned long end,
232                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
233 {
234         pud_t *pud;
235         unsigned long next;
236         unsigned long start;
237
238         start = addr;
239         pud = pud_offset(p4d, addr);
240         do {
241                 next = pud_addr_end(addr, end);
242                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
243                         continue;
244                 free_pmd_range(tlb, pud, addr, next, floor, ceiling);
245         } while (pud++, addr = next, addr != end);
246
247         start &= P4D_MASK;
248         if (start < floor)
249                 return;
250         if (ceiling) {
251                 ceiling &= P4D_MASK;
252                 if (!ceiling)
253                         return;
254         }
255         if (end - 1 > ceiling - 1)
256                 return;
257
258         pud = pud_offset(p4d, start);
259         p4d_clear(p4d);
260         pud_free_tlb(tlb, pud, start);
261         mm_dec_nr_puds(tlb->mm);
262 }
263
264 static inline void free_p4d_range(struct mmu_gather *tlb, pgd_t *pgd,
265                                 unsigned long addr, unsigned long end,
266                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
267 {
268         p4d_t *p4d;
269         unsigned long next;
270         unsigned long start;
271
272         start = addr;
273         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
274         do {
275                 next = p4d_addr_end(addr, end);
276                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
277                         continue;
278                 free_pud_range(tlb, p4d, addr, next, floor, ceiling);
279         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
280
281         start &= PGDIR_MASK;
282         if (start < floor)
283                 return;
284         if (ceiling) {
285                 ceiling &= PGDIR_MASK;
286                 if (!ceiling)
287                         return;
288         }
289         if (end - 1 > ceiling - 1)
290                 return;
291
292         p4d = p4d_offset(pgd, start);
293         pgd_clear(pgd);
294         p4d_free_tlb(tlb, p4d, start);
295 }
296
297 /*
298  * This function frees user-level page tables of a process.
299  */
300 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
301                         unsigned long addr, unsigned long end,
302                         unsigned long floor, unsigned long ceiling)
303 {
304         pgd_t *pgd;
305         unsigned long next;
306
307         /*
308          * The next few lines have given us lots of grief...
309          *
310          * Why are we testing PMD* at this top level?  Because often
311          * there will be no work to do at all, and we'd prefer not to
312          * go all the way down to the bottom just to discover that.
313          *
314          * Why all these "- 1"s?  Because 0 represents both the bottom
315          * of the address space and the top of it (using -1 for the
316          * top wouldn't help much: the masks would do the wrong thing).
317          * The rule is that addr 0 and floor 0 refer to the bottom of
318          * the address space, but end 0 and ceiling 0 refer to the top
319          * Comparisons need to use "end - 1" and "ceiling - 1" (though
320          * that end 0 case should be mythical).
321          *
322          * Wherever addr is brought up or ceiling brought down, we must
323          * be careful to reject "the opposite 0" before it confuses the
324          * subsequent tests.  But what about where end is brought down
325          * by PMD_SIZE below? no, end can't go down to 0 there.
326          *
327          * Whereas we round start (addr) and ceiling down, by different
328          * masks at different levels, in order to test whether a table
329          * now has no other vmas using it, so can be freed, we don't
330          * bother to round floor or end up - the tests don't need that.
331          */
332
333         addr &= PMD_MASK;
334         if (addr < floor) {
335                 addr += PMD_SIZE;
336                 if (!addr)
337                         return;
338         }
339         if (ceiling) {
340                 ceiling &= PMD_MASK;
341                 if (!ceiling)
342                         return;
343         }
344         if (end - 1 > ceiling - 1)
345                 end -= PMD_SIZE;
346         if (addr > end - 1)
347                 return;
348         /*
349          * We add page table cache pages with PAGE_SIZE,
350          * (see pte_free_tlb()), flush the tlb if we need
351          */
352         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
353         pgd = pgd_offset(tlb->mm, addr);
354         do {
355                 next = pgd_addr_end(addr, end);
356                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
357                         continue;
358                 free_p4d_range(tlb, pgd, addr, next, floor, ceiling);
359         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
360 }
361
362 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
363                    struct vm_area_struct *vma, unsigned long floor,
364                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked)
365 {
366         do {
367                 unsigned long addr = vma->vm_start;
368                 struct vm_area_struct *next;
369
370                 /*
371                  * Note: USER_PGTABLES_CEILING may be passed as ceiling and may
372                  * be 0.  This will underflow and is okay.
373                  */
374                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
375                 if (unlikely(xa_is_zero(next)))
376                         next = NULL;
377
378                 /*
379                  * Hide vma from rmap and truncate_pagecache before freeing
380                  * pgtables
381                  */
382                 if (mm_wr_locked)
383                         vma_start_write(vma);
384                 unlink_anon_vmas(vma);
385                 unlink_file_vma(vma);
386
387                 if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
388                         hugetlb_free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
389                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
390                 } else {
391                         /*
392                          * Optimization: gather nearby vmas into one call down
393                          */
394                         while (next && next->vm_start <= vma->vm_end + PMD_SIZE
395                                && !is_vm_hugetlb_page(next)) {
396                                 vma = next;
397                                 next = mas_find(mas, ceiling - 1);
398                                 if (unlikely(xa_is_zero(next)))
399                                         next = NULL;
400                                 if (mm_wr_locked)
401                                         vma_start_write(vma);
402                                 unlink_anon_vmas(vma);
403                                 unlink_file_vma(vma);
404                         }
405                         free_pgd_range(tlb, addr, vma->vm_end,
406                                 floor, next ? next->vm_start : ceiling);
407                 }
408                 vma = next;
409         } while (vma);
410 }
411
412 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte)
413 {
414         spinlock_t *ptl = pmd_lock(mm, pmd);
415
416         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
417                 mm_inc_nr_ptes(mm);
418                 /*
419                  * Ensure all pte setup (eg. pte page lock and page clearing) are
420                  * visible before the pte is made visible to other CPUs by being
421                  * put into page tables.
422                  *
423                  * The other side of the story is the pointer chasing in the page
424                  * table walking code (when walking the page table without locking;
425                  * ie. most of the time). Fortunately, these data accesses consist
426                  * of a chain of data-dependent loads, meaning most CPUs (alpha
427                  * being the notable exception) will already guarantee loads are
428                  * seen in-order. See the alpha page table accessors for the
429                  * smp_rmb() barriers in page table walking code.
430                  */
431                 smp_wmb(); /* Could be smp_wmb__xxx(before|after)_spin_lock */
432                 pmd_populate(mm, pmd, *pte);
433                 *pte = NULL;
434         }
435         spin_unlock(ptl);
436 }
437
438 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
439 {
440         pgtable_t new = pte_alloc_one(mm);
441         if (!new)
442                 return -ENOMEM;
443
444         pmd_install(mm, pmd, &new);
445         if (new)
446                 pte_free(mm, new);
447         return 0;
448 }
449
450 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd)
451 {
452         pte_t *new = pte_alloc_one_kernel(&init_mm);
453         if (!new)
454                 return -ENOMEM;
455
456         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
457         if (likely(pmd_none(*pmd))) {   /* Has another populated it ? */
458                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
459                 pmd_populate_kernel(&init_mm, pmd, new);
460                 new = NULL;
461         }
462         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
463         if (new)
464                 pte_free_kernel(&init_mm, new);
465         return 0;
466 }
467
468 static inline void init_rss_vec(int *rss)
469 {
470         memset(rss, 0, sizeof(int) * NR_MM_COUNTERS);
471 }
472
473 static inline void add_mm_rss_vec(struct mm_struct *mm, int *rss)
474 {
475         int i;
476
477         for (i = 0; i < NR_MM_COUNTERS; i++)
478                 if (rss[i])
479                         add_mm_counter(mm, i, rss[i]);
480 }
481
482 /*
483  * This function is called to print an error when a bad pte
484  * is found. For example, we might have a PFN-mapped pte in
485  * a region that doesn't allow it.
486  *
487  * The calling function must still handle the error.
488  */
489 static void print_bad_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
490                           pte_t pte, struct page *page)
491 {
492         pgd_t *pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
493         p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, addr);
494         pud_t *pud = pud_offset(p4d, addr);
495         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
496         struct address_space *mapping;
497         pgoff_t index;
498         static unsigned long resume;
499         static unsigned long nr_shown;
500         static unsigned long nr_unshown;
501
502         /*
503          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
504          * or allow a steady drip of one report per second.
505          */
506         if (nr_shown == 60) {
507                 if (time_before(jiffies, resume)) {
508                         nr_unshown++;
509                         return;
510                 }
511                 if (nr_unshown) {
512                         pr_alert("BUG: Bad page map: %lu messages suppressed\n",
513                                  nr_unshown);
514                         nr_unshown = 0;
515                 }
516                 nr_shown = 0;
517         }
518         if (nr_shown++ == 0)
519                 resume = jiffies + 60 * HZ;
520
521         mapping = vma->vm_file ? vma->vm_file->f_mapping : NULL;
522         index = linear_page_index(vma, addr);
523
524         pr_alert("BUG: Bad page map in process %s  pte:%08llx pmd:%08llx\n",
525                  current->comm,
526                  (long long)pte_val(pte), (long long)pmd_val(*pmd));
527         if (page)
528                 dump_page(page, "bad pte");
529         pr_alert("addr:%px vm_flags:%08lx anon_vma:%px mapping:%px index:%lx\n",
530                  (void *)addr, vma->vm_flags, vma->anon_vma, mapping, index);
531         pr_alert("file:%pD fault:%ps mmap:%ps read_folio:%ps\n",
532                  vma->vm_file,
533                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->fault : NULL,
534                  vma->vm_file ? vma->vm_file->f_op->mmap : NULL,
535                  mapping ? mapping->a_ops->read_folio : NULL);
536         dump_stack();
537         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
538 }
539
540 /*
541  * vm_normal_page -- This function gets the "struct page" associated with a pte.
542  *
543  * "Special" mappings do not wish to be associated with a "struct page" (either
544  * it doesn't exist, or it exists but they don't want to touch it). In this
545  * case, NULL is returned here. "Normal" mappings do have a struct page.
546  *
547  * There are 2 broad cases. Firstly, an architecture may define a pte_special()
548  * pte bit, in which case this function is trivial. Secondly, an architecture
549  * may not have a spare pte bit, which requires a more complicated scheme,
550  * described below.
551  *
552  * A raw VM_PFNMAP mapping (ie. one that is not COWed) is always considered a
553  * special mapping (even if there are underlying and valid "struct pages").
554  * COWed pages of a VM_PFNMAP are always normal.
555  *
556  * The way we recognize COWed pages within VM_PFNMAP mappings is through the
557  * rules set up by "remap_pfn_range()": the vma will have the VM_PFNMAP bit
558  * set, and the vm_pgoff will point to the first PFN mapped: thus every special
559  * mapping will always honor the rule
560  *
561  *      pfn_of_page == vma->vm_pgoff + ((addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT)
562  *
563  * And for normal mappings this is false.
564  *
565  * This restricts such mappings to be a linear translation from virtual address
566  * to pfn. To get around this restriction, we allow arbitrary mappings so long
567  * as the vma is not a COW mapping; in that case, we know that all ptes are
568  * special (because none can have been COWed).
569  *
570  *
571  * In order to support COW of arbitrary special mappings, we have VM_MIXEDMAP.
572  *
573  * VM_MIXEDMAP mappings can likewise contain memory with or without "struct
574  * page" backing, however the difference is that _all_ pages with a struct
575  * page (that is, those where pfn_valid is true) are refcounted and considered
576  * normal pages by the VM. The disadvantage is that pages are refcounted
577  * (which can be slower and simply not an option for some PFNMAP users). The
578  * advantage is that we don't have to follow the strict linearity rule of
579  * PFNMAP mappings in order to support COWable mappings.
580  *
581  */
582 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
583                             pte_t pte)
584 {
585         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
586
587         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL)) {
588                 if (likely(!pte_special(pte)))
589                         goto check_pfn;
590                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->find_special_page)
591                         return vma->vm_ops->find_special_page(vma, addr);
592                 if (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
593                         return NULL;
594                 if (is_zero_pfn(pfn))
595                         return NULL;
596                 if (pte_devmap(pte))
597                 /*
598                  * NOTE: New users of ZONE_DEVICE will not set pte_devmap()
599                  * and will have refcounts incremented on their struct pages
600                  * when they are inserted into PTEs, thus they are safe to
601                  * return here. Legacy ZONE_DEVICE pages that set pte_devmap()
602                  * do not have refcounts. Example of legacy ZONE_DEVICE is
603                  * MEMORY_DEVICE_FS_DAX type in pmem or virtio_fs drivers.
604                  */
605                         return NULL;
606
607                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
608                 return NULL;
609         }
610
611         /* !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case follows: */
612
613         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
614                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
615                         if (!pfn_valid(pfn))
616                                 return NULL;
617                         goto out;
618                 } else {
619                         unsigned long off;
620                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
621                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
622                                 return NULL;
623                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
624                                 return NULL;
625                 }
626         }
627
628         if (is_zero_pfn(pfn))
629                 return NULL;
630
631 check_pfn:
632         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn)) {
633                 print_bad_pte(vma, addr, pte, NULL);
634                 return NULL;
635         }
636
637         /*
638          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
639          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
640          */
641 out:
642         return pfn_to_page(pfn);
643 }
644
645 struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
646                             pte_t pte)
647 {
648         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, pte);
649
650         if (page)
651                 return page_folio(page);
652         return NULL;
653 }
654
655 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
656 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
657                                 pmd_t pmd)
658 {
659         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
660
661         /*
662          * There is no pmd_special() but there may be special pmds, e.g.
663          * in a direct-access (dax) mapping, so let's just replicate the
664          * !CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL case from vm_normal_page() here.
665          */
666         if (unlikely(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP))) {
667                 if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) {
668                         if (!pfn_valid(pfn))
669                                 return NULL;
670                         goto out;
671                 } else {
672                         unsigned long off;
673                         off = (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
674                         if (pfn == vma->vm_pgoff + off)
675                                 return NULL;
676                         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
677                                 return NULL;
678                 }
679         }
680
681         if (pmd_devmap(pmd))
682                 return NULL;
683         if (is_huge_zero_pmd(pmd))
684                 return NULL;
685         if (unlikely(pfn > highest_memmap_pfn))
686                 return NULL;
687
688         /*
689          * NOTE! We still have PageReserved() pages in the page tables.
690          * eg. VDSO mappings can cause them to exist.
691          */
692 out:
693         return pfn_to_page(pfn);
694 }
695
696 struct folio *vm_normal_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
697                                   unsigned long addr, pmd_t pmd)
698 {
699         struct page *page = vm_normal_page_pmd(vma, addr, pmd);
700
701         if (page)
702                 return page_folio(page);
703         return NULL;
704 }
705 #endif
706
707 static void restore_exclusive_pte(struct vm_area_struct *vma,
708                                   struct page *page, unsigned long address,
709                                   pte_t *ptep)
710 {
711         struct folio *folio = page_folio(page);
712         pte_t orig_pte;
713         pte_t pte;
714         swp_entry_t entry;
715
716         orig_pte = ptep_get(ptep);
717         pte = pte_mkold(mk_pte(page, READ_ONCE(vma->vm_page_prot)));
718         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
719                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
720
721         entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
722         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
723                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
724         else if (is_writable_device_exclusive_entry(entry))
725                 pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
726
727         VM_BUG_ON_FOLIO(pte_write(pte) && (!folio_test_anon(folio) &&
728                                            PageAnonExclusive(page)), folio);
729
730         /*
731          * No need to take a page reference as one was already
732          * created when the swap entry was made.
733          */
734         if (folio_test_anon(folio))
735                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, address, RMAP_NONE);
736         else
737                 /*
738                  * Currently device exclusive access only supports anonymous
739                  * memory so the entry shouldn't point to a filebacked page.
740                  */
741                 WARN_ON_ONCE(1);
742
743         set_pte_at(vma->vm_mm, address, ptep, pte);
744
745         /*
746          * No need to invalidate - it was non-present before. However
747          * secondary CPUs may have mappings that need invalidating.
748          */
749         update_mmu_cache(vma, address, ptep);
750 }
751
752 /*
753  * Tries to restore an exclusive pte if the page lock can be acquired without
754  * sleeping.
755  */
756 static int
757 try_restore_exclusive_pte(pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *vma,
758                         unsigned long addr)
759 {
760         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
761         struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
762
763         if (trylock_page(page)) {
764                 restore_exclusive_pte(vma, page, addr, src_pte);
765                 unlock_page(page);
766                 return 0;
767         }
768
769         return -EBUSY;
770 }
771
772 /*
773  * copy one vm_area from one task to the other. Assumes the page tables
774  * already present in the new task to be cleared in the whole range
775  * covered by this vma.
776  */
777
778 static unsigned long
779 copy_nonpresent_pte(struct mm_struct *dst_mm, struct mm_struct *src_mm,
780                 pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, struct vm_area_struct *dst_vma,
781                 struct vm_area_struct *src_vma, unsigned long addr, int *rss)
782 {
783         unsigned long vm_flags = dst_vma->vm_flags;
784         pte_t orig_pte = ptep_get(src_pte);
785         pte_t pte = orig_pte;
786         struct folio *folio;
787         struct page *page;
788         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(orig_pte);
789
790         if (likely(!non_swap_entry(entry))) {
791                 if (swap_duplicate(entry) < 0)
792                         return -EIO;
793
794                 /* make sure dst_mm is on swapoff's mmlist. */
795                 if (unlikely(list_empty(&dst_mm->mmlist))) {
796                         spin_lock(&mmlist_lock);
797                         if (list_empty(&dst_mm->mmlist))
798                                 list_add(&dst_mm->mmlist,
799                                                 &src_mm->mmlist);
800                         spin_unlock(&mmlist_lock);
801                 }
802                 /* Mark the swap entry as shared. */
803                 if (pte_swp_exclusive(orig_pte)) {
804                         pte = pte_swp_clear_exclusive(orig_pte);
805                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
806                 }
807                 rss[MM_SWAPENTS]++;
808         } else if (is_migration_entry(entry)) {
809                 folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
810
811                 rss[mm_counter(folio)]++;
812
813                 if (!is_readable_migration_entry(entry) &&
814                                 is_cow_mapping(vm_flags)) {
815                         /*
816                          * COW mappings require pages in both parent and child
817                          * to be set to read. A previously exclusive entry is
818                          * now shared.
819                          */
820                         entry = make_readable_migration_entry(
821                                                         swp_offset(entry));
822                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
823                         if (pte_swp_soft_dirty(orig_pte))
824                                 pte = pte_swp_mksoft_dirty(pte);
825                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
826                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
827                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
828                 }
829         } else if (is_device_private_entry(entry)) {
830                 page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
831                 folio = page_folio(page);
832
833                 /*
834                  * Update rss count even for unaddressable pages, as
835                  * they should treated just like normal pages in this
836                  * respect.
837                  *
838                  * We will likely want to have some new rss counters
839                  * for unaddressable pages, at some point. But for now
840                  * keep things as they are.
841                  */
842                 folio_get(folio);
843                 rss[mm_counter(folio)]++;
844                 /* Cannot fail as these pages cannot get pinned. */
845                 folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, src_vma);
846
847                 /*
848                  * We do not preserve soft-dirty information, because so
849                  * far, checkpoint/restore is the only feature that
850                  * requires that. And checkpoint/restore does not work
851                  * when a device driver is involved (you cannot easily
852                  * save and restore device driver state).
853                  */
854                 if (is_writable_device_private_entry(entry) &&
855                     is_cow_mapping(vm_flags)) {
856                         entry = make_readable_device_private_entry(
857                                                         swp_offset(entry));
858                         pte = swp_entry_to_pte(entry);
859                         if (pte_swp_uffd_wp(orig_pte))
860                                 pte = pte_swp_mkuffd_wp(pte);
861                         set_pte_at(src_mm, addr, src_pte, pte);
862                 }
863         } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
864                 /*
865                  * Make device exclusive entries present by restoring the
866                  * original entry then copying as for a present pte. Device
867                  * exclusive entries currently only support private writable
868                  * (ie. COW) mappings.
869                  */
870                 VM_BUG_ON(!is_cow_mapping(src_vma->vm_flags));
871                 if (try_restore_exclusive_pte(src_pte, src_vma, addr))
872                         return -EBUSY;
873                 return -ENOENT;
874         } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
875                 pte_marker marker = copy_pte_marker(entry, dst_vma);
876
877                 if (marker)
878                         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte,
879                                    make_pte_marker(marker));
880                 return 0;
881         }
882         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
883                 pte = pte_swp_clear_uffd_wp(pte);
884         set_pte_at(dst_mm, addr, dst_pte, pte);
885         return 0;
886 }
887
888 /*
889  * Copy a present and normal page.
890  *
891  * NOTE! The usual case is that this isn't required;
892  * instead, the caller can just increase the page refcount
893  * and re-use the pte the traditional way.
894  *
895  * And if we need a pre-allocated page but don't yet have
896  * one, return a negative error to let the preallocation
897  * code know so that it can do so outside the page table
898  * lock.
899  */
900 static inline int
901 copy_present_page(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
902                   pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, unsigned long addr, int *rss,
903                   struct folio **prealloc, struct page *page)
904 {
905         struct folio *new_folio;
906         pte_t pte;
907
908         new_folio = *prealloc;
909         if (!new_folio)
910                 return -EAGAIN;
911
912         /*
913          * We have a prealloc page, all good!  Take it
914          * over and copy the page & arm it.
915          */
916         *prealloc = NULL;
917         copy_user_highpage(&new_folio->page, page, addr, src_vma);
918         __folio_mark_uptodate(new_folio);
919         folio_add_new_anon_rmap(new_folio, dst_vma, addr);
920         folio_add_lru_vma(new_folio, dst_vma);
921         rss[MM_ANONPAGES]++;
922
923         /* All done, just insert the new page copy in the child */
924         pte = mk_pte(&new_folio->page, dst_vma->vm_page_prot);
925         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), dst_vma);
926         if (userfaultfd_pte_wp(dst_vma, ptep_get(src_pte)))
927                 /* Uffd-wp needs to be delivered to dest pte as well */
928                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
929         set_pte_at(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte);
930         return 0;
931 }
932
933 static __always_inline void __copy_present_ptes(struct vm_area_struct *dst_vma,
934                 struct vm_area_struct *src_vma, pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte,
935                 pte_t pte, unsigned long addr, int nr)
936 {
937         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
938
939         /* If it's a COW mapping, write protect it both processes. */
940         if (is_cow_mapping(src_vma->vm_flags) && pte_write(pte)) {
941                 wrprotect_ptes(src_mm, addr, src_pte, nr);
942                 pte = pte_wrprotect(pte);
943         }
944
945         /* If it's a shared mapping, mark it clean in the child. */
946         if (src_vma->vm_flags & VM_SHARED)
947                 pte = pte_mkclean(pte);
948         pte = pte_mkold(pte);
949
950         if (!userfaultfd_wp(dst_vma))
951                 pte = pte_clear_uffd_wp(pte);
952
953         set_ptes(dst_vma->vm_mm, addr, dst_pte, pte, nr);
954 }
955
956 /*
957  * Copy one present PTE, trying to batch-process subsequent PTEs that map
958  * consecutive pages of the same folio by copying them as well.
959  *
960  * Returns -EAGAIN if one preallocated page is required to copy the next PTE.
961  * Otherwise, returns the number of copied PTEs (at least 1).
962  */
963 static inline int
964 copy_present_ptes(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
965                  pte_t *dst_pte, pte_t *src_pte, pte_t pte, unsigned long addr,
966                  int max_nr, int *rss, struct folio **prealloc)
967 {
968         struct page *page;
969         struct folio *folio;
970         bool any_writable;
971         fpb_t flags = 0;
972         int err, nr;
973
974         page = vm_normal_page(src_vma, addr, pte);
975         if (unlikely(!page))
976                 goto copy_pte;
977
978         folio = page_folio(page);
979
980         /*
981          * If we likely have to copy, just don't bother with batching. Make
982          * sure that the common "small folio" case is as fast as possible
983          * by keeping the batching logic separate.
984          */
985         if (unlikely(!*prealloc && folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
986                 if (src_vma->vm_flags & VM_SHARED)
987                         flags |= FPB_IGNORE_DIRTY;
988                 if (!vma_soft_dirty_enabled(src_vma))
989                         flags |= FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY;
990
991                 nr = folio_pte_batch(folio, addr, src_pte, pte, max_nr, flags,
992                                      &any_writable);
993                 folio_ref_add(folio, nr);
994                 if (folio_test_anon(folio)) {
995                         if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_ptes(folio, page,
996                                                                   nr, src_vma))) {
997                                 folio_ref_sub(folio, nr);
998                                 return -EAGAIN;
999                         }
1000                         rss[MM_ANONPAGES] += nr;
1001                         VM_WARN_ON_FOLIO(PageAnonExclusive(page), folio);
1002                 } else {
1003                         folio_dup_file_rmap_ptes(folio, page, nr);
1004                         rss[mm_counter_file(folio)] += nr;
1005                 }
1006                 if (any_writable)
1007                         pte = pte_mkwrite(pte, src_vma);
1008                 __copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte, pte,
1009                                     addr, nr);
1010                 return nr;
1011         }
1012
1013         folio_get(folio);
1014         if (folio_test_anon(folio)) {
1015                 /*
1016                  * If this page may have been pinned by the parent process,
1017                  * copy the page immediately for the child so that we'll always
1018                  * guarantee the pinned page won't be randomly replaced in the
1019                  * future.
1020                  */
1021                 if (unlikely(folio_try_dup_anon_rmap_pte(folio, page, src_vma))) {
1022                         /* Page may be pinned, we have to copy. */
1023                         folio_put(folio);
1024                         err = copy_present_page(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1025                                                 addr, rss, prealloc, page);
1026                         return err ? err : 1;
1027                 }
1028                 rss[MM_ANONPAGES]++;
1029                 VM_WARN_ON_FOLIO(PageAnonExclusive(page), folio);
1030         } else {
1031                 folio_dup_file_rmap_pte(folio, page);
1032                 rss[mm_counter_file(folio)]++;
1033         }
1034
1035 copy_pte:
1036         __copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte, pte, addr, 1);
1037         return 1;
1038 }
1039
1040 static inline struct folio *folio_prealloc(struct mm_struct *src_mm,
1041                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, bool need_zero)
1042 {
1043         struct folio *new_folio;
1044
1045         if (need_zero)
1046                 new_folio = vma_alloc_zeroed_movable_folio(vma, addr);
1047         else
1048                 new_folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0, vma,
1049                                             addr, false);
1050
1051         if (!new_folio)
1052                 return NULL;
1053
1054         if (mem_cgroup_charge(new_folio, src_mm, GFP_KERNEL)) {
1055                 folio_put(new_folio);
1056                 return NULL;
1057         }
1058         folio_throttle_swaprate(new_folio, GFP_KERNEL);
1059
1060         return new_folio;
1061 }
1062
1063 static int
1064 copy_pte_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1065                pmd_t *dst_pmd, pmd_t *src_pmd, unsigned long addr,
1066                unsigned long end)
1067 {
1068         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1069         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1070         pte_t *orig_src_pte, *orig_dst_pte;
1071         pte_t *src_pte, *dst_pte;
1072         pte_t ptent;
1073         spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
1074         int progress, max_nr, ret = 0;
1075         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1076         swp_entry_t entry = (swp_entry_t){0};
1077         struct folio *prealloc = NULL;
1078         int nr;
1079
1080 again:
1081         progress = 0;
1082         init_rss_vec(rss);
1083
1084         /*
1085          * copy_pmd_range()'s prior pmd_none_or_clear_bad(src_pmd), and the
1086          * error handling here, assume that exclusive mmap_lock on dst and src
1087          * protects anon from unexpected THP transitions; with shmem and file
1088          * protected by mmap_lock-less collapse skipping areas with anon_vma
1089          * (whereas vma_needs_copy() skips areas without anon_vma).  A rework
1090          * can remove such assumptions later, but this is good enough for now.
1091          */
1092         dst_pte = pte_alloc_map_lock(dst_mm, dst_pmd, addr, &dst_ptl);
1093         if (!dst_pte) {
1094                 ret = -ENOMEM;
1095                 goto out;
1096         }
1097         src_pte = pte_offset_map_nolock(src_mm, src_pmd, addr, &src_ptl);
1098         if (!src_pte) {
1099                 pte_unmap_unlock(dst_pte, dst_ptl);
1100                 /* ret == 0 */
1101                 goto out;
1102         }
1103         spin_lock_nested(src_ptl, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1104         orig_src_pte = src_pte;
1105         orig_dst_pte = dst_pte;
1106         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1107
1108         do {
1109                 nr = 1;
1110
1111                 /*
1112                  * We are holding two locks at this point - either of them
1113                  * could generate latencies in another task on another CPU.
1114                  */
1115                 if (progress >= 32) {
1116                         progress = 0;
1117                         if (need_resched() ||
1118                             spin_needbreak(src_ptl) || spin_needbreak(dst_ptl))
1119                                 break;
1120                 }
1121                 ptent = ptep_get(src_pte);
1122                 if (pte_none(ptent)) {
1123                         progress++;
1124                         continue;
1125                 }
1126                 if (unlikely(!pte_present(ptent))) {
1127                         ret = copy_nonpresent_pte(dst_mm, src_mm,
1128                                                   dst_pte, src_pte,
1129                                                   dst_vma, src_vma,
1130                                                   addr, rss);
1131                         if (ret == -EIO) {
1132                                 entry = pte_to_swp_entry(ptep_get(src_pte));
1133                                 break;
1134                         } else if (ret == -EBUSY) {
1135                                 break;
1136                         } else if (!ret) {
1137                                 progress += 8;
1138                                 continue;
1139                         }
1140                         ptent = ptep_get(src_pte);
1141                         VM_WARN_ON_ONCE(!pte_present(ptent));
1142
1143                         /*
1144                          * Device exclusive entry restored, continue by copying
1145                          * the now present pte.
1146                          */
1147                         WARN_ON_ONCE(ret != -ENOENT);
1148                 }
1149                 /* copy_present_ptes() will clear `*prealloc' if consumed */
1150                 max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1151                 ret = copy_present_ptes(dst_vma, src_vma, dst_pte, src_pte,
1152                                         ptent, addr, max_nr, rss, &prealloc);
1153                 /*
1154                  * If we need a pre-allocated page for this pte, drop the
1155                  * locks, allocate, and try again.
1156                  */
1157                 if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1158                         break;
1159                 if (unlikely(prealloc)) {
1160                         /*
1161                          * pre-alloc page cannot be reused by next time so as
1162                          * to strictly follow mempolicy (e.g., alloc_page_vma()
1163                          * will allocate page according to address).  This
1164                          * could only happen if one pinned pte changed.
1165                          */
1166                         folio_put(prealloc);
1167                         prealloc = NULL;
1168                 }
1169                 nr = ret;
1170                 progress += 8 * nr;
1171         } while (dst_pte += nr, src_pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr,
1172                  addr != end);
1173
1174         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1175         pte_unmap_unlock(orig_src_pte, src_ptl);
1176         add_mm_rss_vec(dst_mm, rss);
1177         pte_unmap_unlock(orig_dst_pte, dst_ptl);
1178         cond_resched();
1179
1180         if (ret == -EIO) {
1181                 VM_WARN_ON_ONCE(!entry.val);
1182                 if (add_swap_count_continuation(entry, GFP_KERNEL) < 0) {
1183                         ret = -ENOMEM;
1184                         goto out;
1185                 }
1186                 entry.val = 0;
1187         } else if (ret == -EBUSY) {
1188                 goto out;
1189         } else if (ret ==  -EAGAIN) {
1190                 prealloc = folio_prealloc(src_mm, src_vma, addr, false);
1191                 if (!prealloc)
1192                         return -ENOMEM;
1193         } else if (ret < 0) {
1194                 VM_WARN_ON_ONCE(1);
1195         }
1196
1197         /* We've captured and resolved the error. Reset, try again. */
1198         ret = 0;
1199
1200         if (addr != end)
1201                 goto again;
1202 out:
1203         if (unlikely(prealloc))
1204                 folio_put(prealloc);
1205         return ret;
1206 }
1207
1208 static inline int
1209 copy_pmd_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1210                pud_t *dst_pud, pud_t *src_pud, unsigned long addr,
1211                unsigned long end)
1212 {
1213         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1214         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1215         pmd_t *src_pmd, *dst_pmd;
1216         unsigned long next;
1217
1218         dst_pmd = pmd_alloc(dst_mm, dst_pud, addr);
1219         if (!dst_pmd)
1220                 return -ENOMEM;
1221         src_pmd = pmd_offset(src_pud, addr);
1222         do {
1223                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1224                 if (is_swap_pmd(*src_pmd) || pmd_trans_huge(*src_pmd)
1225                         || pmd_devmap(*src_pmd)) {
1226                         int err;
1227                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PMD_SIZE, src_vma);
1228                         err = copy_huge_pmd(dst_mm, src_mm, dst_pmd, src_pmd,
1229                                             addr, dst_vma, src_vma);
1230                         if (err == -ENOMEM)
1231                                 return -ENOMEM;
1232                         if (!err)
1233                                 continue;
1234                         /* fall through */
1235                 }
1236                 if (pmd_none_or_clear_bad(src_pmd))
1237                         continue;
1238                 if (copy_pte_range(dst_vma, src_vma, dst_pmd, src_pmd,
1239                                    addr, next))
1240                         return -ENOMEM;
1241         } while (dst_pmd++, src_pmd++, addr = next, addr != end);
1242         return 0;
1243 }
1244
1245 static inline int
1246 copy_pud_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1247                p4d_t *dst_p4d, p4d_t *src_p4d, unsigned long addr,
1248                unsigned long end)
1249 {
1250         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1251         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1252         pud_t *src_pud, *dst_pud;
1253         unsigned long next;
1254
1255         dst_pud = pud_alloc(dst_mm, dst_p4d, addr);
1256         if (!dst_pud)
1257                 return -ENOMEM;
1258         src_pud = pud_offset(src_p4d, addr);
1259         do {
1260                 next = pud_addr_end(addr, end);
1261                 if (pud_trans_huge(*src_pud) || pud_devmap(*src_pud)) {
1262                         int err;
1263
1264                         VM_BUG_ON_VMA(next-addr != HPAGE_PUD_SIZE, src_vma);
1265                         err = copy_huge_pud(dst_mm, src_mm,
1266                                             dst_pud, src_pud, addr, src_vma);
1267                         if (err == -ENOMEM)
1268                                 return -ENOMEM;
1269                         if (!err)
1270                                 continue;
1271                         /* fall through */
1272                 }
1273                 if (pud_none_or_clear_bad(src_pud))
1274                         continue;
1275                 if (copy_pmd_range(dst_vma, src_vma, dst_pud, src_pud,
1276                                    addr, next))
1277                         return -ENOMEM;
1278         } while (dst_pud++, src_pud++, addr = next, addr != end);
1279         return 0;
1280 }
1281
1282 static inline int
1283 copy_p4d_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma,
1284                pgd_t *dst_pgd, pgd_t *src_pgd, unsigned long addr,
1285                unsigned long end)
1286 {
1287         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1288         p4d_t *src_p4d, *dst_p4d;
1289         unsigned long next;
1290
1291         dst_p4d = p4d_alloc(dst_mm, dst_pgd, addr);
1292         if (!dst_p4d)
1293                 return -ENOMEM;
1294         src_p4d = p4d_offset(src_pgd, addr);
1295         do {
1296                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1297                 if (p4d_none_or_clear_bad(src_p4d))
1298                         continue;
1299                 if (copy_pud_range(dst_vma, src_vma, dst_p4d, src_p4d,
1300                                    addr, next))
1301                         return -ENOMEM;
1302         } while (dst_p4d++, src_p4d++, addr = next, addr != end);
1303         return 0;
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Return true if the vma needs to copy the pgtable during this fork().  Return
1308  * false when we can speed up fork() by allowing lazy page faults later until
1309  * when the child accesses the memory range.
1310  */
1311 static bool
1312 vma_needs_copy(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1313 {
1314         /*
1315          * Always copy pgtables when dst_vma has uffd-wp enabled even if it's
1316          * file-backed (e.g. shmem). Because when uffd-wp is enabled, pgtable
1317          * contains uffd-wp protection information, that's something we can't
1318          * retrieve from page cache, and skip copying will lose those info.
1319          */
1320         if (userfaultfd_wp(dst_vma))
1321                 return true;
1322
1323         if (src_vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP))
1324                 return true;
1325
1326         if (src_vma->anon_vma)
1327                 return true;
1328
1329         /*
1330          * Don't copy ptes where a page fault will fill them correctly.  Fork
1331          * becomes much lighter when there are big shared or private readonly
1332          * mappings. The tradeoff is that copy_page_range is more efficient
1333          * than faulting.
1334          */
1335         return false;
1336 }
1337
1338 int
1339 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma)
1340 {
1341         pgd_t *src_pgd, *dst_pgd;
1342         unsigned long next;
1343         unsigned long addr = src_vma->vm_start;
1344         unsigned long end = src_vma->vm_end;
1345         struct mm_struct *dst_mm = dst_vma->vm_mm;
1346         struct mm_struct *src_mm = src_vma->vm_mm;
1347         struct mmu_notifier_range range;
1348         bool is_cow;
1349         int ret;
1350
1351         if (!vma_needs_copy(dst_vma, src_vma))
1352                 return 0;
1353
1354         if (is_vm_hugetlb_page(src_vma))
1355                 return copy_hugetlb_page_range(dst_mm, src_mm, dst_vma, src_vma);
1356
1357         if (unlikely(src_vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
1358                 /*
1359                  * We do not free on error cases below as remove_vma
1360                  * gets called on error from higher level routine
1361                  */
1362                 ret = track_pfn_copy(src_vma);
1363                 if (ret)
1364                         return ret;
1365         }
1366
1367         /*
1368          * We need to invalidate the secondary MMU mappings only when
1369          * there could be a permission downgrade on the ptes of the
1370          * parent mm. And a permission downgrade will only happen if
1371          * is_cow_mapping() returns true.
1372          */
1373         is_cow = is_cow_mapping(src_vma->vm_flags);
1374
1375         if (is_cow) {
1376                 mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
1377                                         0, src_mm, addr, end);
1378                 mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1379                 /*
1380                  * Disabling preemption is not needed for the write side, as
1381                  * the read side doesn't spin, but goes to the mmap_lock.
1382                  *
1383                  * Use the raw variant of the seqcount_t write API to avoid
1384                  * lockdep complaining about preemptibility.
1385                  */
1386                 vma_assert_write_locked(src_vma);
1387                 raw_write_seqcount_begin(&src_mm->write_protect_seq);
1388         }
1389
1390         ret = 0;
1391         dst_pgd = pgd_offset(dst_mm, addr);
1392         src_pgd = pgd_offset(src_mm, addr);
1393         do {
1394                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1395                 if (pgd_none_or_clear_bad(src_pgd))
1396                         continue;
1397                 if (unlikely(copy_p4d_range(dst_vma, src_vma, dst_pgd, src_pgd,
1398                                             addr, next))) {
1399                         untrack_pfn_clear(dst_vma);
1400                         ret = -ENOMEM;
1401                         break;
1402                 }
1403         } while (dst_pgd++, src_pgd++, addr = next, addr != end);
1404
1405         if (is_cow) {
1406                 raw_write_seqcount_end(&src_mm->write_protect_seq);
1407                 mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1408         }
1409         return ret;
1410 }
1411
1412 /* Whether we should zap all COWed (private) pages too */
1413 static inline bool should_zap_cows(struct zap_details *details)
1414 {
1415         /* By default, zap all pages */
1416         if (!details)
1417                 return true;
1418
1419         /* Or, we zap COWed pages only if the caller wants to */
1420         return details->even_cows;
1421 }
1422
1423 /* Decides whether we should zap this folio with the folio pointer specified */
1424 static inline bool should_zap_folio(struct zap_details *details,
1425                                     struct folio *folio)
1426 {
1427         /* If we can make a decision without *folio.. */
1428         if (should_zap_cows(details))
1429                 return true;
1430
1431         /* Otherwise we should only zap non-anon folios */
1432         return !folio_test_anon(folio);
1433 }
1434
1435 static inline bool zap_drop_file_uffd_wp(struct zap_details *details)
1436 {
1437         if (!details)
1438                 return false;
1439
1440         return details->zap_flags & ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * This function makes sure that we'll replace the none pte with an uffd-wp
1445  * swap special pte marker when necessary. Must be with the pgtable lock held.
1446  */
1447 static inline void
1448 zap_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma,
1449                               unsigned long addr, pte_t *pte, int nr,
1450                               struct zap_details *details, pte_t pteval)
1451 {
1452         /* Zap on anonymous always means dropping everything */
1453         if (vma_is_anonymous(vma))
1454                 return;
1455
1456         if (zap_drop_file_uffd_wp(details))
1457                 return;
1458
1459         for (;;) {
1460                 /* the PFN in the PTE is irrelevant. */
1461                 pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, pteval);
1462                 if (--nr == 0)
1463                         break;
1464                 pte++;
1465                 addr += PAGE_SIZE;
1466         }
1467 }
1468
1469 static __always_inline void zap_present_folio_ptes(struct mmu_gather *tlb,
1470                 struct vm_area_struct *vma, struct folio *folio,
1471                 struct page *page, pte_t *pte, pte_t ptent, unsigned int nr,
1472                 unsigned long addr, struct zap_details *details, int *rss,
1473                 bool *force_flush, bool *force_break)
1474 {
1475         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1476         bool delay_rmap = false;
1477
1478         if (!folio_test_anon(folio)) {
1479                 ptent = get_and_clear_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
1480                 if (pte_dirty(ptent)) {
1481                         folio_mark_dirty(folio);
1482                         if (tlb_delay_rmap(tlb)) {
1483                                 delay_rmap = true;
1484                                 *force_flush = true;
1485                         }
1486                 }
1487                 if (pte_young(ptent) && likely(vma_has_recency(vma)))
1488                         folio_mark_accessed(folio);
1489                 rss[mm_counter(folio)] -= nr;
1490         } else {
1491                 /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
1492                 clear_full_ptes(mm, addr, pte, nr, tlb->fullmm);
1493                 rss[MM_ANONPAGES] -= nr;
1494         }
1495         /* Checking a single PTE in a batch is sufficient. */
1496         arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1497         tlb_remove_tlb_entries(tlb, pte, nr, addr);
1498         if (unlikely(userfaultfd_pte_wp(vma, ptent)))
1499                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, nr, details,
1500                                               ptent);
1501
1502         if (!delay_rmap) {
1503                 folio_remove_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
1504
1505                 /* Only sanity-check the first page in a batch. */
1506                 if (unlikely(page_mapcount(page) < 0))
1507                         print_bad_pte(vma, addr, ptent, page);
1508         }
1509         if (unlikely(__tlb_remove_folio_pages(tlb, page, nr, delay_rmap))) {
1510                 *force_flush = true;
1511                 *force_break = true;
1512         }
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Zap or skip at least one present PTE, trying to batch-process subsequent
1517  * PTEs that map consecutive pages of the same folio.
1518  *
1519  * Returns the number of processed (skipped or zapped) PTEs (at least 1).
1520  */
1521 static inline int zap_present_ptes(struct mmu_gather *tlb,
1522                 struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte, pte_t ptent,
1523                 unsigned int max_nr, unsigned long addr,
1524                 struct zap_details *details, int *rss, bool *force_flush,
1525                 bool *force_break)
1526 {
1527         const fpb_t fpb_flags = FPB_IGNORE_DIRTY | FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY;
1528         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1529         struct folio *folio;
1530         struct page *page;
1531         int nr;
1532
1533         page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
1534         if (!page) {
1535                 /* We don't need up-to-date accessed/dirty bits. */
1536                 ptep_get_and_clear_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1537                 arch_check_zapped_pte(vma, ptent);
1538                 tlb_remove_tlb_entry(tlb, pte, addr);
1539                 VM_WARN_ON_ONCE(userfaultfd_wp(vma));
1540                 ksm_might_unmap_zero_page(mm, ptent);
1541                 return 1;
1542         }
1543
1544         folio = page_folio(page);
1545         if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
1546                 return 1;
1547
1548         /*
1549          * Make sure that the common "small folio" case is as fast as possible
1550          * by keeping the batching logic separate.
1551          */
1552         if (unlikely(folio_test_large(folio) && max_nr != 1)) {
1553                 nr = folio_pte_batch(folio, addr, pte, ptent, max_nr, fpb_flags,
1554                                      NULL);
1555
1556                 zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, nr,
1557                                        addr, details, rss, force_flush,
1558                                        force_break);
1559                 return nr;
1560         }
1561         zap_present_folio_ptes(tlb, vma, folio, page, pte, ptent, 1, addr,
1562                                details, rss, force_flush, force_break);
1563         return 1;
1564 }
1565
1566 static unsigned long zap_pte_range(struct mmu_gather *tlb,
1567                                 struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
1568                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1569                                 struct zap_details *details)
1570 {
1571         bool force_flush = false, force_break = false;
1572         struct mm_struct *mm = tlb->mm;
1573         int rss[NR_MM_COUNTERS];
1574         spinlock_t *ptl;
1575         pte_t *start_pte;
1576         pte_t *pte;
1577         swp_entry_t entry;
1578         int nr;
1579
1580         tlb_change_page_size(tlb, PAGE_SIZE);
1581         init_rss_vec(rss);
1582         start_pte = pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
1583         if (!pte)
1584                 return addr;
1585
1586         flush_tlb_batched_pending(mm);
1587         arch_enter_lazy_mmu_mode();
1588         do {
1589                 pte_t ptent = ptep_get(pte);
1590                 struct folio *folio;
1591                 struct page *page;
1592                 int max_nr;
1593
1594                 nr = 1;
1595                 if (pte_none(ptent))
1596                         continue;
1597
1598                 if (need_resched())
1599                         break;
1600
1601                 if (pte_present(ptent)) {
1602                         max_nr = (end - addr) / PAGE_SIZE;
1603                         nr = zap_present_ptes(tlb, vma, pte, ptent, max_nr,
1604                                               addr, details, rss, &force_flush,
1605                                               &force_break);
1606                         if (unlikely(force_break)) {
1607                                 addr += nr * PAGE_SIZE;
1608                                 break;
1609                         }
1610                         continue;
1611                 }
1612
1613                 entry = pte_to_swp_entry(ptent);
1614                 if (is_device_private_entry(entry) ||
1615                     is_device_exclusive_entry(entry)) {
1616                         page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
1617                         folio = page_folio(page);
1618                         if (unlikely(!should_zap_folio(details, folio)))
1619                                 continue;
1620                         /*
1621                          * Both device private/exclusive mappings should only
1622                          * work with anonymous page so far, so we don't need to
1623                          * consider uffd-wp bit when zap. For more information,
1624                          * see zap_install_uffd_wp_if_needed().
1625                          */
1626                         WARN_ON_ONCE(!vma_is_anonymous(vma));
1627                         rss[mm_counter(folio)]--;
1628                         if (is_device_private_entry(entry))
1629                                 folio_remove_rmap_pte(folio, page, vma);
1630                         folio_put(folio);
1631                 } else if (!non_swap_entry(entry)) {
1632                         /* Genuine swap entry, hence a private anon page */
1633                         if (!should_zap_cows(details))
1634                                 continue;
1635                         rss[MM_SWAPENTS]--;
1636                         if (unlikely(!free_swap_and_cache(entry)))
1637                                 print_bad_pte(vma, addr, ptent, NULL);
1638                 } else if (is_migration_entry(entry)) {
1639                         folio = pfn_swap_entry_folio(entry);
1640                         if (!should_zap_folio(details, folio))
1641                                 continue;
1642                         rss[mm_counter(folio)]--;
1643                 } else if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry)) {
1644                         /*
1645                          * For anon: always drop the marker; for file: only
1646                          * drop the marker if explicitly requested.
1647                          */
1648                         if (!vma_is_anonymous(vma) &&
1649                             !zap_drop_file_uffd_wp(details))
1650                                 continue;
1651                 } else if (is_hwpoison_entry(entry) ||
1652                            is_poisoned_swp_entry(entry)) {
1653                         if (!should_zap_cows(details))
1654                                 continue;
1655                 } else {
1656                         /* We should have covered all the swap entry types */
1657                         pr_alert("unrecognized swap entry 0x%lx\n", entry.val);
1658                         WARN_ON_ONCE(1);
1659                 }
1660                 pte_clear_not_present_full(mm, addr, pte, tlb->fullmm);
1661                 zap_install_uffd_wp_if_needed(vma, addr, pte, 1, details, ptent);
1662         } while (pte += nr, addr += PAGE_SIZE * nr, addr != end);
1663
1664         add_mm_rss_vec(mm, rss);
1665         arch_leave_lazy_mmu_mode();
1666
1667         /* Do the actual TLB flush before dropping ptl */
1668         if (force_flush) {
1669                 tlb_flush_mmu_tlbonly(tlb);
1670                 tlb_flush_rmaps(tlb, vma);
1671         }
1672         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
1673
1674         /*
1675          * If we forced a TLB flush (either due to running out of
1676          * batch buffers or because we needed to flush dirty TLB
1677          * entries before releasing the ptl), free the batched
1678          * memory too. Come back again if we didn't do everything.
1679          */
1680         if (force_flush)
1681                 tlb_flush_mmu(tlb);
1682
1683         return addr;
1684 }
1685
1686 static inline unsigned long zap_pmd_range(struct mmu_gather *tlb,
1687                                 struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
1688                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1689                                 struct zap_details *details)
1690 {
1691         pmd_t *pmd;
1692         unsigned long next;
1693
1694         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1695         do {
1696                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1697                 if (is_swap_pmd(*pmd) || pmd_trans_huge(*pmd) || pmd_devmap(*pmd)) {
1698                         if (next - addr != HPAGE_PMD_SIZE)
1699                                 __split_huge_pmd(vma, pmd, addr, false, NULL);
1700                         else if (zap_huge_pmd(tlb, vma, pmd, addr)) {
1701                                 addr = next;
1702                                 continue;
1703                         }
1704                         /* fall through */
1705                 } else if (details && details->single_folio &&
1706                            folio_test_pmd_mappable(details->single_folio) &&
1707                            next - addr == HPAGE_PMD_SIZE && pmd_none(*pmd)) {
1708                         spinlock_t *ptl = pmd_lock(tlb->mm, pmd);
1709                         /*
1710                          * Take and drop THP pmd lock so that we cannot return
1711                          * prematurely, while zap_huge_pmd() has cleared *pmd,
1712                          * but not yet decremented compound_mapcount().
1713                          */
1714                         spin_unlock(ptl);
1715                 }
1716                 if (pmd_none(*pmd)) {
1717                         addr = next;
1718                         continue;
1719                 }
1720                 addr = zap_pte_range(tlb, vma, pmd, addr, next, details);
1721                 if (addr != next)
1722                         pmd--;
1723         } while (pmd++, cond_resched(), addr != end);
1724
1725         return addr;
1726 }
1727
1728 static inline unsigned long zap_pud_range(struct mmu_gather *tlb,
1729                                 struct vm_area_struct *vma, p4d_t *p4d,
1730                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1731                                 struct zap_details *details)
1732 {
1733         pud_t *pud;
1734         unsigned long next;
1735
1736         pud = pud_offset(p4d, addr);
1737         do {
1738                 next = pud_addr_end(addr, end);
1739                 if (pud_trans_huge(*pud) || pud_devmap(*pud)) {
1740                         if (next - addr != HPAGE_PUD_SIZE) {
1741                                 mmap_assert_locked(tlb->mm);
1742                                 split_huge_pud(vma, pud, addr);
1743                         } else if (zap_huge_pud(tlb, vma, pud, addr))
1744                                 goto next;
1745                         /* fall through */
1746                 }
1747                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1748                         continue;
1749                 next = zap_pmd_range(tlb, vma, pud, addr, next, details);
1750 next:
1751                 cond_resched();
1752         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1753
1754         return addr;
1755 }
1756
1757 static inline unsigned long zap_p4d_range(struct mmu_gather *tlb,
1758                                 struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
1759                                 unsigned long addr, unsigned long end,
1760                                 struct zap_details *details)
1761 {
1762         p4d_t *p4d;
1763         unsigned long next;
1764
1765         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
1766         do {
1767                 next = p4d_addr_end(addr, end);
1768                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
1769                         continue;
1770                 next = zap_pud_range(tlb, vma, p4d, addr, next, details);
1771         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
1772
1773         return addr;
1774 }
1775
1776 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
1777                              struct vm_area_struct *vma,
1778                              unsigned long addr, unsigned long end,
1779                              struct zap_details *details)
1780 {
1781         pgd_t *pgd;
1782         unsigned long next;
1783
1784         BUG_ON(addr >= end);
1785         tlb_start_vma(tlb, vma);
1786         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
1787         do {
1788                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1789                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1790                         continue;
1791                 next = zap_p4d_range(tlb, vma, pgd, addr, next, details);
1792         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1793         tlb_end_vma(tlb, vma);
1794 }
1795
1796
1797 static void unmap_single_vma(struct mmu_gather *tlb,
1798                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1799                 unsigned long end_addr,
1800                 struct zap_details *details, bool mm_wr_locked)
1801 {
1802         unsigned long start = max(vma->vm_start, start_addr);
1803         unsigned long end;
1804
1805         if (start >= vma->vm_end)
1806                 return;
1807         end = min(vma->vm_end, end_addr);
1808         if (end <= vma->vm_start)
1809                 return;
1810
1811         if (vma->vm_file)
1812                 uprobe_munmap(vma, start, end);
1813
1814         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1815                 untrack_pfn(vma, 0, 0, mm_wr_locked);
1816
1817         if (start != end) {
1818                 if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma))) {
1819                         /*
1820                          * It is undesirable to test vma->vm_file as it
1821                          * should be non-null for valid hugetlb area.
1822                          * However, vm_file will be NULL in the error
1823                          * cleanup path of mmap_region. When
1824                          * hugetlbfs ->mmap method fails,
1825                          * mmap_region() nullifies vma->vm_file
1826                          * before calling this function to clean up.
1827                          * Since no pte has actually been setup, it is
1828                          * safe to do nothing in this case.
1829                          */
1830                         if (vma->vm_file) {
1831                                 zap_flags_t zap_flags = details ?
1832                                     details->zap_flags : 0;
1833                                 __unmap_hugepage_range(tlb, vma, start, end,
1834                                                              NULL, zap_flags);
1835                         }
1836                 } else
1837                         unmap_page_range(tlb, vma, start, end, details);
1838         }
1839 }
1840
1841 /**
1842  * unmap_vmas - unmap a range of memory covered by a list of vma's
1843  * @tlb: address of the caller's struct mmu_gather
1844  * @mas: the maple state
1845  * @vma: the starting vma
1846  * @start_addr: virtual address at which to start unmapping
1847  * @end_addr: virtual address at which to end unmapping
1848  * @tree_end: The maximum index to check
1849  * @mm_wr_locked: lock flag
1850  *
1851  * Unmap all pages in the vma list.
1852  *
1853  * Only addresses between `start' and `end' will be unmapped.
1854  *
1855  * The VMA list must be sorted in ascending virtual address order.
1856  *
1857  * unmap_vmas() assumes that the caller will flush the whole unmapped address
1858  * range after unmap_vmas() returns.  So the only responsibility here is to
1859  * ensure that any thus-far unmapped pages are flushed before unmap_vmas()
1860  * drops the lock and schedules.
1861  */
1862 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
1863                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long start_addr,
1864                 unsigned long end_addr, unsigned long tree_end,
1865                 bool mm_wr_locked)
1866 {
1867         struct mmu_notifier_range range;
1868         struct zap_details details = {
1869                 .zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER | ZAP_FLAG_UNMAP,
1870                 /* Careful - we need to zap private pages too! */
1871                 .even_cows = true,
1872         };
1873
1874         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_UNMAP, 0, vma->vm_mm,
1875                                 start_addr, end_addr);
1876         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1877         do {
1878                 unsigned long start = start_addr;
1879                 unsigned long end = end_addr;
1880                 hugetlb_zap_begin(vma, &start, &end);
1881                 unmap_single_vma(tlb, vma, start, end, &details,
1882                                  mm_wr_locked);
1883                 hugetlb_zap_end(vma, &details);
1884                 vma = mas_find(mas, tree_end - 1);
1885         } while (vma && likely(!xa_is_zero(vma)));
1886         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1887 }
1888
1889 /**
1890  * zap_page_range_single - remove user pages in a given range
1891  * @vma: vm_area_struct holding the applicable pages
1892  * @address: starting address of pages to zap
1893  * @size: number of bytes to zap
1894  * @details: details of shared cache invalidation
1895  *
1896  * The range must fit into one VMA.
1897  */
1898 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1899                 unsigned long size, struct zap_details *details)
1900 {
1901         const unsigned long end = address + size;
1902         struct mmu_notifier_range range;
1903         struct mmu_gather tlb;
1904
1905         lru_add_drain();
1906         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma->vm_mm,
1907                                 address, end);
1908         hugetlb_zap_begin(vma, &range.start, &range.end);
1909         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
1910         update_hiwater_rss(vma->vm_mm);
1911         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1912         /*
1913          * unmap 'address-end' not 'range.start-range.end' as range
1914          * could have been expanded for hugetlb pmd sharing.
1915          */
1916         unmap_single_vma(&tlb, vma, address, end, details, false);
1917         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1918         tlb_finish_mmu(&tlb);
1919         hugetlb_zap_end(vma, details);
1920 }
1921
1922 /**
1923  * zap_vma_ptes - remove ptes mapping the vma
1924  * @vma: vm_area_struct holding ptes to be zapped
1925  * @address: starting address of pages to zap
1926  * @size: number of bytes to zap
1927  *
1928  * This function only unmaps ptes assigned to VM_PFNMAP vmas.
1929  *
1930  * The entire address range must be fully contained within the vma.
1931  *
1932  */
1933 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1934                 unsigned long size)
1935 {
1936         if (!range_in_vma(vma, address, address + size) ||
1937                         !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1938                 return;
1939
1940         zap_page_range_single(vma, address, size, NULL);
1941 }
1942 EXPORT_SYMBOL_GPL(zap_vma_ptes);
1943
1944 static pmd_t *walk_to_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
1945 {
1946         pgd_t *pgd;
1947         p4d_t *p4d;
1948         pud_t *pud;
1949         pmd_t *pmd;
1950
1951         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1952         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
1953         if (!p4d)
1954                 return NULL;
1955         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
1956         if (!pud)
1957                 return NULL;
1958         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
1959         if (!pmd)
1960                 return NULL;
1961
1962         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
1963         return pmd;
1964 }
1965
1966 pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1967                         spinlock_t **ptl)
1968 {
1969         pmd_t *pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
1970
1971         if (!pmd)
1972                 return NULL;
1973         return pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, ptl);
1974 }
1975
1976 static int validate_page_before_insert(struct page *page)
1977 {
1978         struct folio *folio = page_folio(page);
1979
1980         if (folio_test_anon(folio) || folio_test_slab(folio) ||
1981             page_has_type(page))
1982                 return -EINVAL;
1983         flush_dcache_folio(folio);
1984         return 0;
1985 }
1986
1987 static int insert_page_into_pte_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
1988                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
1989 {
1990         struct folio *folio = page_folio(page);
1991
1992         if (!pte_none(ptep_get(pte)))
1993                 return -EBUSY;
1994         /* Ok, finally just insert the thing.. */
1995         folio_get(folio);
1996         inc_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio));
1997         folio_add_file_rmap_pte(folio, page, vma);
1998         set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
1999         return 0;
2000 }
2001
2002 /*
2003  * This is the old fallback for page remapping.
2004  *
2005  * For historical reasons, it only allows reserved pages. Only
2006  * old drivers should use this, and they needed to mark their
2007  * pages reserved for the old functions anyway.
2008  */
2009 static int insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2010                         struct page *page, pgprot_t prot)
2011 {
2012         int retval;
2013         pte_t *pte;
2014         spinlock_t *ptl;
2015
2016         retval = validate_page_before_insert(page);
2017         if (retval)
2018                 goto out;
2019         retval = -ENOMEM;
2020         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, addr, &ptl);
2021         if (!pte)
2022                 goto out;
2023         retval = insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
2024         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2025 out:
2026         return retval;
2027 }
2028
2029 static int insert_page_in_batch_locked(struct vm_area_struct *vma, pte_t *pte,
2030                         unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot)
2031 {
2032         int err;
2033
2034         if (!page_count(page))
2035                 return -EINVAL;
2036         err = validate_page_before_insert(page);
2037         if (err)
2038                 return err;
2039         return insert_page_into_pte_locked(vma, pte, addr, page, prot);
2040 }
2041
2042 /* insert_pages() amortizes the cost of spinlock operations
2043  * when inserting pages in a loop.
2044  */
2045 static int insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2046                         struct page **pages, unsigned long *num, pgprot_t prot)
2047 {
2048         pmd_t *pmd = NULL;
2049         pte_t *start_pte, *pte;
2050         spinlock_t *pte_lock;
2051         struct mm_struct *const mm = vma->vm_mm;
2052         unsigned long curr_page_idx = 0;
2053         unsigned long remaining_pages_total = *num;
2054         unsigned long pages_to_write_in_pmd;
2055         int ret;
2056 more:
2057         ret = -EFAULT;
2058         pmd = walk_to_pmd(mm, addr);
2059         if (!pmd)
2060                 goto out;
2061
2062         pages_to_write_in_pmd = min_t(unsigned long,
2063                 remaining_pages_total, PTRS_PER_PTE - pte_index(addr));
2064
2065         /* Allocate the PTE if necessary; takes PMD lock once only. */
2066         ret = -ENOMEM;
2067         if (pte_alloc(mm, pmd))
2068                 goto out;
2069
2070         while (pages_to_write_in_pmd) {
2071                 int pte_idx = 0;
2072                 const int batch_size = min_t(int, pages_to_write_in_pmd, 8);
2073
2074                 start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &pte_lock);
2075                 if (!start_pte) {
2076                         ret = -EFAULT;
2077                         goto out;
2078                 }
2079                 for (pte = start_pte; pte_idx < batch_size; ++pte, ++pte_idx) {
2080                         int err = insert_page_in_batch_locked(vma, pte,
2081                                 addr, pages[curr_page_idx], prot);
2082                         if (unlikely(err)) {
2083                                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
2084                                 ret = err;
2085                                 remaining_pages_total -= pte_idx;
2086                                 goto out;
2087                         }
2088                         addr += PAGE_SIZE;
2089                         ++curr_page_idx;
2090                 }
2091                 pte_unmap_unlock(start_pte, pte_lock);
2092                 pages_to_write_in_pmd -= batch_size;
2093                 remaining_pages_total -= batch_size;
2094         }
2095         if (remaining_pages_total)
2096                 goto more;
2097         ret = 0;
2098 out:
2099         *num = remaining_pages_total;
2100         return ret;
2101 }
2102
2103 /**
2104  * vm_insert_pages - insert multiple pages into user vma, batching the pmd lock.
2105  * @vma: user vma to map to
2106  * @addr: target start user address of these pages
2107  * @pages: source kernel pages
2108  * @num: in: number of pages to map. out: number of pages that were *not*
2109  * mapped. (0 means all pages were successfully mapped).
2110  *
2111  * Preferred over vm_insert_page() when inserting multiple pages.
2112  *
2113  * In case of error, we may have mapped a subset of the provided
2114  * pages. It is the caller's responsibility to account for this case.
2115  *
2116  * The same restrictions apply as in vm_insert_page().
2117  */
2118 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2119                         struct page **pages, unsigned long *num)
2120 {
2121         const unsigned long end_addr = addr + (*num * PAGE_SIZE) - 1;
2122
2123         if (addr < vma->vm_start || end_addr >= vma->vm_end)
2124                 return -EFAULT;
2125         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2126                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2127                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2128                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2129         }
2130         /* Defer page refcount checking till we're about to map that page. */
2131         return insert_pages(vma, addr, pages, num, vma->vm_page_prot);
2132 }
2133 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_pages);
2134
2135 /**
2136  * vm_insert_page - insert single page into user vma
2137  * @vma: user vma to map to
2138  * @addr: target user address of this page
2139  * @page: source kernel page
2140  *
2141  * This allows drivers to insert individual pages they've allocated
2142  * into a user vma.
2143  *
2144  * The page has to be a nice clean _individual_ kernel allocation.
2145  * If you allocate a compound page, you need to have marked it as
2146  * such (__GFP_COMP), or manually just split the page up yourself
2147  * (see split_page()).
2148  *
2149  * NOTE! Traditionally this was done with "remap_pfn_range()" which
2150  * took an arbitrary page protection parameter. This doesn't allow
2151  * that. Your vma protection will have to be set up correctly, which
2152  * means that if you want a shared writable mapping, you'd better
2153  * ask for a shared writable mapping!
2154  *
2155  * The page does not need to be reserved.
2156  *
2157  * Usually this function is called from f_op->mmap() handler
2158  * under mm->mmap_lock write-lock, so it can change vma->vm_flags.
2159  * Caller must set VM_MIXEDMAP on vma if it wants to call this
2160  * function from other places, for example from page-fault handler.
2161  *
2162  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2163  */
2164 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2165                         struct page *page)
2166 {
2167         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2168                 return -EFAULT;
2169         if (!page_count(page))
2170                 return -EINVAL;
2171         if (!(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2172                 BUG_ON(mmap_read_trylock(vma->vm_mm));
2173                 BUG_ON(vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
2174                 vm_flags_set(vma, VM_MIXEDMAP);
2175         }
2176         return insert_page(vma, addr, page, vma->vm_page_prot);
2177 }
2178 EXPORT_SYMBOL(vm_insert_page);
2179
2180 /*
2181  * __vm_map_pages - maps range of kernel pages into user vma
2182  * @vma: user vma to map to
2183  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2184  * @num: number of pages in page array
2185  * @offset: user's requested vm_pgoff
2186  *
2187  * This allows drivers to map range of kernel pages into a user vma.
2188  *
2189  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2190  */
2191 static int __vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2192                                 unsigned long num, unsigned long offset)
2193 {
2194         unsigned long count = vma_pages(vma);
2195         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2196         int ret, i;
2197
2198         /* Fail if the user requested offset is beyond the end of the object */
2199         if (offset >= num)
2200                 return -ENXIO;
2201
2202         /* Fail if the user requested size exceeds available object size */
2203         if (count > num - offset)
2204                 return -ENXIO;
2205
2206         for (i = 0; i < count; i++) {
2207                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, pages[offset + i]);
2208                 if (ret < 0)
2209                         return ret;
2210                 uaddr += PAGE_SIZE;
2211         }
2212
2213         return 0;
2214 }
2215
2216 /**
2217  * vm_map_pages - maps range of kernel pages starts with non zero offset
2218  * @vma: user vma to map to
2219  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2220  * @num: number of pages in page array
2221  *
2222  * Maps an object consisting of @num pages, catering for the user's
2223  * requested vm_pgoff
2224  *
2225  * If we fail to insert any page into the vma, the function will return
2226  * immediately leaving any previously inserted pages present.  Callers
2227  * from the mmap handler may immediately return the error as their caller
2228  * will destroy the vma, removing any successfully inserted pages. Other
2229  * callers should make their own arrangements for calling unmap_region().
2230  *
2231  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2232  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2233  */
2234 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2235                                 unsigned long num)
2236 {
2237         return __vm_map_pages(vma, pages, num, vma->vm_pgoff);
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages);
2240
2241 /**
2242  * vm_map_pages_zero - map range of kernel pages starts with zero offset
2243  * @vma: user vma to map to
2244  * @pages: pointer to array of source kernel pages
2245  * @num: number of pages in page array
2246  *
2247  * Similar to vm_map_pages(), except that it explicitly sets the offset
2248  * to 0. This function is intended for the drivers that did not consider
2249  * vm_pgoff.
2250  *
2251  * Context: Process context. Called by mmap handlers.
2252  * Return: 0 on success and error code otherwise.
2253  */
2254 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2255                                 unsigned long num)
2256 {
2257         return __vm_map_pages(vma, pages, num, 0);
2258 }
2259 EXPORT_SYMBOL(vm_map_pages_zero);
2260
2261 static vm_fault_t insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2262                         pfn_t pfn, pgprot_t prot, bool mkwrite)
2263 {
2264         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2265         pte_t *pte, entry;
2266         spinlock_t *ptl;
2267
2268         pte = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
2269         if (!pte)
2270                 return VM_FAULT_OOM;
2271         entry = ptep_get(pte);
2272         if (!pte_none(entry)) {
2273                 if (mkwrite) {
2274                         /*
2275                          * For read faults on private mappings the PFN passed
2276                          * in may not match the PFN we have mapped if the
2277                          * mapped PFN is a writeable COW page.  In the mkwrite
2278                          * case we are creating a writable PTE for a shared
2279                          * mapping and we expect the PFNs to match. If they
2280                          * don't match, we are likely racing with block
2281                          * allocation and mapping invalidation so just skip the
2282                          * update.
2283                          */
2284                         if (pte_pfn(entry) != pfn_t_to_pfn(pfn)) {
2285                                 WARN_ON_ONCE(!is_zero_pfn(pte_pfn(entry)));
2286                                 goto out_unlock;
2287                         }
2288                         entry = pte_mkyoung(entry);
2289                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2290                         if (ptep_set_access_flags(vma, addr, pte, entry, 1))
2291                                 update_mmu_cache(vma, addr, pte);
2292                 }
2293                 goto out_unlock;
2294         }
2295
2296         /* Ok, finally just insert the thing.. */
2297         if (pfn_t_devmap(pfn))
2298                 entry = pte_mkdevmap(pfn_t_pte(pfn, prot));
2299         else
2300                 entry = pte_mkspecial(pfn_t_pte(pfn, prot));
2301
2302         if (mkwrite) {
2303                 entry = pte_mkyoung(entry);
2304                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
2305         }
2306
2307         set_pte_at(mm, addr, pte, entry);
2308         update_mmu_cache(vma, addr, pte); /* XXX: why not for insert_page? */
2309
2310 out_unlock:
2311         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
2312         return VM_FAULT_NOPAGE;
2313 }
2314
2315 /**
2316  * vmf_insert_pfn_prot - insert single pfn into user vma with specified pgprot
2317  * @vma: user vma to map to
2318  * @addr: target user address of this page
2319  * @pfn: source kernel pfn
2320  * @pgprot: pgprot flags for the inserted page
2321  *
2322  * This is exactly like vmf_insert_pfn(), except that it allows drivers
2323  * to override pgprot on a per-page basis.
2324  *
2325  * This only makes sense for IO mappings, and it makes no sense for
2326  * COW mappings.  In general, using multiple vmas is preferable;
2327  * vmf_insert_pfn_prot should only be used if using multiple VMAs is
2328  * impractical.
2329  *
2330  * pgprot typically only differs from @vma->vm_page_prot when drivers set
2331  * caching- and encryption bits different than those of @vma->vm_page_prot,
2332  * because the caching- or encryption mode may not be known at mmap() time.
2333  *
2334  * This is ok as long as @vma->vm_page_prot is not used by the core vm
2335  * to set caching and encryption bits for those vmas (except for COW pages).
2336  * This is ensured by core vm only modifying these page table entries using
2337  * functions that don't touch caching- or encryption bits, using pte_modify()
2338  * if needed. (See for example mprotect()).
2339  *
2340  * Also when new page-table entries are created, this is only done using the
2341  * fault() callback, and never using the value of vma->vm_page_prot,
2342  * except for page-table entries that point to anonymous pages as the result
2343  * of COW.
2344  *
2345  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2346  * Return: vm_fault_t value.
2347  */
2348 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2349                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
2350 {
2351         /*
2352          * Technically, architectures with pte_special can avoid all these
2353          * restrictions (same for remap_pfn_range).  However we would like
2354          * consistency in testing and feature parity among all, so we should
2355          * try to keep these invariants in place for everybody.
2356          */
2357         BUG_ON(!(vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)));
2358         BUG_ON((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP)) ==
2359                                                 (VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP));
2360         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_PFNMAP) && is_cow_mapping(vma->vm_flags));
2361         BUG_ON((vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP) && pfn_valid(pfn));
2362
2363         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2364                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2365
2366         if (!pfn_modify_allowed(pfn, pgprot))
2367                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2368
2369         track_pfn_insert(vma, &pgprot, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV));
2370
2371         return insert_pfn(vma, addr, __pfn_to_pfn_t(pfn, PFN_DEV), pgprot,
2372                         false);
2373 }
2374 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn_prot);
2375
2376 /**
2377  * vmf_insert_pfn - insert single pfn into user vma
2378  * @vma: user vma to map to
2379  * @addr: target user address of this page
2380  * @pfn: source kernel pfn
2381  *
2382  * Similar to vm_insert_page, this allows drivers to insert individual pages
2383  * they've allocated into a user vma. Same comments apply.
2384  *
2385  * This function should only be called from a vm_ops->fault handler, and
2386  * in that case the handler should return the result of this function.
2387  *
2388  * vma cannot be a COW mapping.
2389  *
2390  * As this is called only for pages that do not currently exist, we
2391  * do not need to flush old virtual caches or the TLB.
2392  *
2393  * Context: Process context.  May allocate using %GFP_KERNEL.
2394  * Return: vm_fault_t value.
2395  */
2396 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2397                         unsigned long pfn)
2398 {
2399         return vmf_insert_pfn_prot(vma, addr, pfn, vma->vm_page_prot);
2400 }
2401 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_pfn);
2402
2403 static bool vm_mixed_ok(struct vm_area_struct *vma, pfn_t pfn)
2404 {
2405         /* these checks mirror the abort conditions in vm_normal_page */
2406         if (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)
2407                 return true;
2408         if (pfn_t_devmap(pfn))
2409                 return true;
2410         if (pfn_t_special(pfn))
2411                 return true;
2412         if (is_zero_pfn(pfn_t_to_pfn(pfn)))
2413                 return true;
2414         return false;
2415 }
2416
2417 static vm_fault_t __vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma,
2418                 unsigned long addr, pfn_t pfn, bool mkwrite)
2419 {
2420         pgprot_t pgprot = vma->vm_page_prot;
2421         int err;
2422
2423         BUG_ON(!vm_mixed_ok(vma, pfn));
2424
2425         if (addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end)
2426                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2427
2428         track_pfn_insert(vma, &pgprot, pfn);
2429
2430         if (!pfn_modify_allowed(pfn_t_to_pfn(pfn), pgprot))
2431                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2432
2433         /*
2434          * If we don't have pte special, then we have to use the pfn_valid()
2435          * based VM_MIXEDMAP scheme (see vm_normal_page), and thus we *must*
2436          * refcount the page if pfn_valid is true (hence insert_page rather
2437          * than insert_pfn).  If a zero_pfn were inserted into a VM_MIXEDMAP
2438          * without pte special, it would there be refcounted as a normal page.
2439          */
2440         if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) &&
2441             !pfn_t_devmap(pfn) && pfn_t_valid(pfn)) {
2442                 struct page *page;
2443
2444                 /*
2445                  * At this point we are committed to insert_page()
2446                  * regardless of whether the caller specified flags that
2447                  * result in pfn_t_has_page() == false.
2448                  */
2449                 page = pfn_to_page(pfn_t_to_pfn(pfn));
2450                 err = insert_page(vma, addr, page, pgprot);
2451         } else {
2452                 return insert_pfn(vma, addr, pfn, pgprot, mkwrite);
2453         }
2454
2455         if (err == -ENOMEM)
2456                 return VM_FAULT_OOM;
2457         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2458                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2459
2460         return VM_FAULT_NOPAGE;
2461 }
2462
2463 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2464                 pfn_t pfn)
2465 {
2466         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, false);
2467 }
2468 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed);
2469
2470 /*
2471  *  If the insertion of PTE failed because someone else already added a
2472  *  different entry in the mean time, we treat that as success as we assume
2473  *  the same entry was actually inserted.
2474  */
2475 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2476                 unsigned long addr, pfn_t pfn)
2477 {
2478         return __vm_insert_mixed(vma, addr, pfn, true);
2479 }
2480 EXPORT_SYMBOL(vmf_insert_mixed_mkwrite);
2481
2482 /*
2483  * maps a range of physical memory into the requested pages. the old
2484  * mappings are removed. any references to nonexistent pages results
2485  * in null mappings (currently treated as "copy-on-access")
2486  */
2487 static int remap_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2488                         unsigned long addr, unsigned long end,
2489                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2490 {
2491         pte_t *pte, *mapped_pte;
2492         spinlock_t *ptl;
2493         int err = 0;
2494
2495         mapped_pte = pte = pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2496         if (!pte)
2497                 return -ENOMEM;
2498         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2499         do {
2500                 BUG_ON(!pte_none(ptep_get(pte)));
2501                 if (!pfn_modify_allowed(pfn, prot)) {
2502                         err = -EACCES;
2503                         break;
2504                 }
2505                 set_pte_at(mm, addr, pte, pte_mkspecial(pfn_pte(pfn, prot)));
2506                 pfn++;
2507         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2508         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2509         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2510         return err;
2511 }
2512
2513 static inline int remap_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2514                         unsigned long addr, unsigned long end,
2515                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2516 {
2517         pmd_t *pmd;
2518         unsigned long next;
2519         int err;
2520
2521         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2522         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
2523         if (!pmd)
2524                 return -ENOMEM;
2525         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
2526         do {
2527                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2528                 err = remap_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2529                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2530                 if (err)
2531                         return err;
2532         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2533         return 0;
2534 }
2535
2536 static inline int remap_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2537                         unsigned long addr, unsigned long end,
2538                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2539 {
2540         pud_t *pud;
2541         unsigned long next;
2542         int err;
2543
2544         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2545         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
2546         if (!pud)
2547                 return -ENOMEM;
2548         do {
2549                 next = pud_addr_end(addr, end);
2550                 err = remap_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2551                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2552                 if (err)
2553                         return err;
2554         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2555         return 0;
2556 }
2557
2558 static inline int remap_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2559                         unsigned long addr, unsigned long end,
2560                         unsigned long pfn, pgprot_t prot)
2561 {
2562         p4d_t *p4d;
2563         unsigned long next;
2564         int err;
2565
2566         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2567         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
2568         if (!p4d)
2569                 return -ENOMEM;
2570         do {
2571                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2572                 err = remap_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2573                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2574                 if (err)
2575                         return err;
2576         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2577         return 0;
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Variant of remap_pfn_range that does not call track_pfn_remap.  The caller
2582  * must have pre-validated the caching bits of the pgprot_t.
2583  */
2584 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2585                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2586 {
2587         pgd_t *pgd;
2588         unsigned long next;
2589         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2590         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2591         int err;
2592
2593         if (WARN_ON_ONCE(!PAGE_ALIGNED(addr)))
2594                 return -EINVAL;
2595
2596         /*
2597          * Physically remapped pages are special. Tell the
2598          * rest of the world about it:
2599          *   VM_IO tells people not to look at these pages
2600          *      (accesses can have side effects).
2601          *   VM_PFNMAP tells the core MM that the base pages are just
2602          *      raw PFN mappings, and do not have a "struct page" associated
2603          *      with them.
2604          *   VM_DONTEXPAND
2605          *      Disable vma merging and expanding with mremap().
2606          *   VM_DONTDUMP
2607          *      Omit vma from core dump, even when VM_IO turned off.
2608          *
2609          * There's a horrible special case to handle copy-on-write
2610          * behaviour that some programs depend on. We mark the "original"
2611          * un-COW'ed pages by matching them up with "vma->vm_pgoff".
2612          * See vm_normal_page() for details.
2613          */
2614         if (is_cow_mapping(vma->vm_flags)) {
2615                 if (addr != vma->vm_start || end != vma->vm_end)
2616                         return -EINVAL;
2617                 vma->vm_pgoff = pfn;
2618         }
2619
2620         vm_flags_set(vma, VM_IO | VM_PFNMAP | VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
2621
2622         BUG_ON(addr >= end);
2623         pfn -= addr >> PAGE_SHIFT;
2624         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2625         flush_cache_range(vma, addr, end);
2626         do {
2627                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2628                 err = remap_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2629                                 pfn + (addr >> PAGE_SHIFT), prot);
2630                 if (err)
2631                         return err;
2632         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2633
2634         return 0;
2635 }
2636
2637 /**
2638  * remap_pfn_range - remap kernel memory to userspace
2639  * @vma: user vma to map to
2640  * @addr: target page aligned user address to start at
2641  * @pfn: page frame number of kernel physical memory address
2642  * @size: size of mapping area
2643  * @prot: page protection flags for this mapping
2644  *
2645  * Note: this is only safe if the mm semaphore is held when called.
2646  *
2647  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2648  */
2649 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2650                     unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
2651 {
2652         int err;
2653
2654         err = track_pfn_remap(vma, &prot, pfn, addr, PAGE_ALIGN(size));
2655         if (err)
2656                 return -EINVAL;
2657
2658         err = remap_pfn_range_notrack(vma, addr, pfn, size, prot);
2659         if (err)
2660                 untrack_pfn(vma, pfn, PAGE_ALIGN(size), true);
2661         return err;
2662 }
2663 EXPORT_SYMBOL(remap_pfn_range);
2664
2665 /**
2666  * vm_iomap_memory - remap memory to userspace
2667  * @vma: user vma to map to
2668  * @start: start of the physical memory to be mapped
2669  * @len: size of area
2670  *
2671  * This is a simplified io_remap_pfn_range() for common driver use. The
2672  * driver just needs to give us the physical memory range to be mapped,
2673  * we'll figure out the rest from the vma information.
2674  *
2675  * NOTE! Some drivers might want to tweak vma->vm_page_prot first to get
2676  * whatever write-combining details or similar.
2677  *
2678  * Return: %0 on success, negative error code otherwise.
2679  */
2680 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len)
2681 {
2682         unsigned long vm_len, pfn, pages;
2683
2684         /* Check that the physical memory area passed in looks valid */
2685         if (start + len < start)
2686                 return -EINVAL;
2687         /*
2688          * You *really* shouldn't map things that aren't page-aligned,
2689          * but we've historically allowed it because IO memory might
2690          * just have smaller alignment.
2691          */
2692         len += start & ~PAGE_MASK;
2693         pfn = start >> PAGE_SHIFT;
2694         pages = (len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2695         if (pfn + pages < pfn)
2696                 return -EINVAL;
2697
2698         /* We start the mapping 'vm_pgoff' pages into the area */
2699         if (vma->vm_pgoff > pages)
2700                 return -EINVAL;
2701         pfn += vma->vm_pgoff;
2702         pages -= vma->vm_pgoff;
2703
2704         /* Can we fit all of the mapping? */
2705         vm_len = vma->vm_end - vma->vm_start;
2706         if (vm_len >> PAGE_SHIFT > pages)
2707                 return -EINVAL;
2708
2709         /* Ok, let it rip */
2710         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn, vm_len, vma->vm_page_prot);
2711 }
2712 EXPORT_SYMBOL(vm_iomap_memory);
2713
2714 static int apply_to_pte_range(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
2715                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2716                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2717                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2718 {
2719         pte_t *pte, *mapped_pte;
2720         int err = 0;
2721         spinlock_t *ptl;
2722
2723         if (create) {
2724                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2725                         pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask) :
2726                         pte_alloc_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2727                 if (!pte)
2728                         return -ENOMEM;
2729         } else {
2730                 mapped_pte = pte = (mm == &init_mm) ?
2731                         pte_offset_kernel(pmd, addr) :
2732                         pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
2733                 if (!pte)
2734                         return -EINVAL;
2735         }
2736
2737         arch_enter_lazy_mmu_mode();
2738
2739         if (fn) {
2740                 do {
2741                         if (create || !pte_none(ptep_get(pte))) {
2742                                 err = fn(pte++, addr, data);
2743                                 if (err)
2744                                         break;
2745                         }
2746                 } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
2747         }
2748         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
2749
2750         arch_leave_lazy_mmu_mode();
2751
2752         if (mm != &init_mm)
2753                 pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
2754         return err;
2755 }
2756
2757 static int apply_to_pmd_range(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2758                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2759                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2760                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2761 {
2762         pmd_t *pmd;
2763         unsigned long next;
2764         int err = 0;
2765
2766         BUG_ON(pud_huge(*pud));
2767
2768         if (create) {
2769                 pmd = pmd_alloc_track(mm, pud, addr, mask);
2770                 if (!pmd)
2771                         return -ENOMEM;
2772         } else {
2773                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
2774         }
2775         do {
2776                 next = pmd_addr_end(addr, end);
2777                 if (pmd_none(*pmd) && !create)
2778                         continue;
2779                 if (WARN_ON_ONCE(pmd_leaf(*pmd)))
2780                         return -EINVAL;
2781                 if (!pmd_none(*pmd) && WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd))) {
2782                         if (!create)
2783                                 continue;
2784                         pmd_clear_bad(pmd);
2785                 }
2786                 err = apply_to_pte_range(mm, pmd, addr, next,
2787                                          fn, data, create, mask);
2788                 if (err)
2789                         break;
2790         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
2791
2792         return err;
2793 }
2794
2795 static int apply_to_pud_range(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2796                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2797                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2798                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2799 {
2800         pud_t *pud;
2801         unsigned long next;
2802         int err = 0;
2803
2804         if (create) {
2805                 pud = pud_alloc_track(mm, p4d, addr, mask);
2806                 if (!pud)
2807                         return -ENOMEM;
2808         } else {
2809                 pud = pud_offset(p4d, addr);
2810         }
2811         do {
2812                 next = pud_addr_end(addr, end);
2813                 if (pud_none(*pud) && !create)
2814                         continue;
2815                 if (WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud)))
2816                         return -EINVAL;
2817                 if (!pud_none(*pud) && WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud))) {
2818                         if (!create)
2819                                 continue;
2820                         pud_clear_bad(pud);
2821                 }
2822                 err = apply_to_pmd_range(mm, pud, addr, next,
2823                                          fn, data, create, mask);
2824                 if (err)
2825                         break;
2826         } while (pud++, addr = next, addr != end);
2827
2828         return err;
2829 }
2830
2831 static int apply_to_p4d_range(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2832                                      unsigned long addr, unsigned long end,
2833                                      pte_fn_t fn, void *data, bool create,
2834                                      pgtbl_mod_mask *mask)
2835 {
2836         p4d_t *p4d;
2837         unsigned long next;
2838         int err = 0;
2839
2840         if (create) {
2841                 p4d = p4d_alloc_track(mm, pgd, addr, mask);
2842                 if (!p4d)
2843                         return -ENOMEM;
2844         } else {
2845                 p4d = p4d_offset(pgd, addr);
2846         }
2847         do {
2848                 next = p4d_addr_end(addr, end);
2849                 if (p4d_none(*p4d) && !create)
2850                         continue;
2851                 if (WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d)))
2852                         return -EINVAL;
2853                 if (!p4d_none(*p4d) && WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d))) {
2854                         if (!create)
2855                                 continue;
2856                         p4d_clear_bad(p4d);
2857                 }
2858                 err = apply_to_pud_range(mm, p4d, addr, next,
2859                                          fn, data, create, mask);
2860                 if (err)
2861                         break;
2862         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
2863
2864         return err;
2865 }
2866
2867 static int __apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2868                                  unsigned long size, pte_fn_t fn,
2869                                  void *data, bool create)
2870 {
2871         pgd_t *pgd;
2872         unsigned long start = addr, next;
2873         unsigned long end = addr + size;
2874         pgtbl_mod_mask mask = 0;
2875         int err = 0;
2876
2877         if (WARN_ON(addr >= end))
2878                 return -EINVAL;
2879
2880         pgd = pgd_offset(mm, addr);
2881         do {
2882                 next = pgd_addr_end(addr, end);
2883                 if (pgd_none(*pgd) && !create)
2884                         continue;
2885                 if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
2886                         return -EINVAL;
2887                 if (!pgd_none(*pgd) && WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd))) {
2888                         if (!create)
2889                                 continue;
2890                         pgd_clear_bad(pgd);
2891                 }
2892                 err = apply_to_p4d_range(mm, pgd, addr, next,
2893                                          fn, data, create, &mask);
2894                 if (err)
2895                         break;
2896         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
2897
2898         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
2899                 arch_sync_kernel_mappings(start, start + size);
2900
2901         return err;
2902 }
2903
2904 /*
2905  * Scan a region of virtual memory, filling in page tables as necessary
2906  * and calling a provided function on each leaf page table.
2907  */
2908 int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2909                         unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2910 {
2911         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, true);
2912 }
2913 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_page_range);
2914
2915 /*
2916  * Scan a region of virtual memory, calling a provided function on
2917  * each leaf page table where it exists.
2918  *
2919  * Unlike apply_to_page_range, this does _not_ fill in page tables
2920  * where they are absent.
2921  */
2922 int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2923                                  unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data)
2924 {
2925         return __apply_to_page_range(mm, addr, size, fn, data, false);
2926 }
2927 EXPORT_SYMBOL_GPL(apply_to_existing_page_range);
2928
2929 /*
2930  * handle_pte_fault chooses page fault handler according to an entry which was
2931  * read non-atomically.  Before making any commitment, on those architectures
2932  * or configurations (e.g. i386 with PAE) which might give a mix of unmatched
2933  * parts, do_swap_page must check under lock before unmapping the pte and
2934  * proceeding (but do_wp_page is only called after already making such a check;
2935  * and do_anonymous_page can safely check later on).
2936  */
2937 static inline int pte_unmap_same(struct vm_fault *vmf)
2938 {
2939         int same = 1;
2940 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPTION)
2941         if (sizeof(pte_t) > sizeof(unsigned long)) {
2942                 spin_lock(vmf->ptl);
2943                 same = pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
2944                 spin_unlock(vmf->ptl);
2945         }
2946 #endif
2947         pte_unmap(vmf->pte);
2948         vmf->pte = NULL;
2949         return same;
2950 }
2951
2952 /*
2953  * Return:
2954  *      0:              copied succeeded
2955  *      -EHWPOISON:     copy failed due to hwpoison in source page
2956  *      -EAGAIN:        copied failed (some other reason)
2957  */
2958 static inline int __wp_page_copy_user(struct page *dst, struct page *src,
2959                                       struct vm_fault *vmf)
2960 {
2961         int ret;
2962         void *kaddr;
2963         void __user *uaddr;
2964         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
2965         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2966         unsigned long addr = vmf->address;
2967
2968         if (likely(src)) {
2969                 if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, vma)) {
2970                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
2971                         return -EHWPOISON;
2972                 }
2973                 return 0;
2974         }
2975
2976         /*
2977          * If the source page was a PFN mapping, we don't have
2978          * a "struct page" for it. We do a best-effort copy by
2979          * just copying from the original user address. If that
2980          * fails, we just zero-fill it. Live with it.
2981          */
2982         kaddr = kmap_local_page(dst);
2983         pagefault_disable();
2984         uaddr = (void __user *)(addr & PAGE_MASK);
2985
2986         /*
2987          * On architectures with software "accessed" bits, we would
2988          * take a double page fault, so mark it accessed here.
2989          */
2990         vmf->pte = NULL;
2991         if (!arch_has_hw_pte_young() && !pte_young(vmf->orig_pte)) {
2992                 pte_t entry;
2993
2994                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
2995                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
2996                         /*
2997                          * Other thread has already handled the fault
2998                          * and update local tlb only
2999                          */
3000                         if (vmf->pte)
3001                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
3002                         ret = -EAGAIN;
3003                         goto pte_unlock;
3004                 }
3005
3006                 entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3007                 if (ptep_set_access_flags(vma, addr, vmf->pte, entry, 0))
3008                         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, 1);
3009         }
3010
3011         /*
3012          * This really shouldn't fail, because the page is there
3013          * in the page tables. But it might just be unreadable,
3014          * in which case we just give up and fill the result with
3015          * zeroes.
3016          */
3017         if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
3018                 if (vmf->pte)
3019                         goto warn;
3020
3021                 /* Re-validate under PTL if the page is still mapped */
3022                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
3023                 if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3024                         /* The PTE changed under us, update local tlb */
3025                         if (vmf->pte)
3026                                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
3027                         ret = -EAGAIN;
3028                         goto pte_unlock;
3029                 }
3030
3031                 /*
3032                  * The same page can be mapped back since last copy attempt.
3033                  * Try to copy again under PTL.
3034                  */
3035                 if (__copy_from_user_inatomic(kaddr, uaddr, PAGE_SIZE)) {
3036                         /*
3037                          * Give a warn in case there can be some obscure
3038                          * use-case
3039                          */
3040 warn:
3041                         WARN_ON_ONCE(1);
3042                         clear_page(kaddr);
3043                 }
3044         }
3045
3046         ret = 0;
3047
3048 pte_unlock:
3049         if (vmf->pte)
3050                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3051         pagefault_enable();
3052         kunmap_local(kaddr);
3053         flush_dcache_page(dst);
3054
3055         return ret;
3056 }
3057
3058 static gfp_t __get_fault_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma)
3059 {
3060         struct file *vm_file = vma->vm_file;
3061
3062         if (vm_file)
3063                 return mapping_gfp_mask(vm_file->f_mapping) | __GFP_FS | __GFP_IO;
3064
3065         /*
3066          * Special mappings (e.g. VDSO) do not have any file so fake
3067          * a default GFP_KERNEL for them.
3068          */
3069         return GFP_KERNEL;
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Notify the address space that the page is about to become writable so that
3074  * it can prohibit this or wait for the page to get into an appropriate state.
3075  *
3076  * We do this without the lock held, so that it can sleep if it needs to.
3077  */
3078 static vm_fault_t do_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3079 {
3080         vm_fault_t ret;
3081         unsigned int old_flags = vmf->flags;
3082
3083         vmf->flags = FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_MKWRITE;
3084
3085         if (vmf->vma->vm_file &&
3086             IS_SWAPFILE(vmf->vma->vm_file->f_mapping->host))
3087                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3088
3089         ret = vmf->vma->vm_ops->page_mkwrite(vmf);
3090         /* Restore original flags so that caller is not surprised */
3091         vmf->flags = old_flags;
3092         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))
3093                 return ret;
3094         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED))) {
3095                 folio_lock(folio);
3096                 if (!folio->mapping) {
3097                         folio_unlock(folio);
3098                         return 0; /* retry */
3099                 }
3100                 ret |= VM_FAULT_LOCKED;
3101         } else
3102                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
3103         return ret;
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Handle dirtying of a page in shared file mapping on a write fault.
3108  *
3109  * The function expects the page to be locked and unlocks it.
3110  */
3111 static vm_fault_t fault_dirty_shared_page(struct vm_fault *vmf)
3112 {
3113         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3114         struct address_space *mapping;
3115         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3116         bool dirtied;
3117         bool page_mkwrite = vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite;
3118
3119         dirtied = folio_mark_dirty(folio);
3120         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_anon(folio), folio);
3121         /*
3122          * Take a local copy of the address_space - folio.mapping may be zeroed
3123          * by truncate after folio_unlock().   The address_space itself remains
3124          * pinned by vma->vm_file's reference.  We rely on folio_unlock()'s
3125          * release semantics to prevent the compiler from undoing this copying.
3126          */
3127         mapping = folio_raw_mapping(folio);
3128         folio_unlock(folio);
3129
3130         if (!page_mkwrite)
3131                 file_update_time(vma->vm_file);
3132
3133         /*
3134          * Throttle page dirtying rate down to writeback speed.
3135          *
3136          * mapping may be NULL here because some device drivers do not
3137          * set page.mapping but still dirty their pages
3138          *
3139          * Drop the mmap_lock before waiting on IO, if we can. The file
3140          * is pinning the mapping, as per above.
3141          */
3142         if ((dirtied || page_mkwrite) && mapping) {
3143                 struct file *fpin;
3144
3145                 fpin = maybe_unlock_mmap_for_io(vmf, NULL);
3146                 balance_dirty_pages_ratelimited(mapping);
3147                 if (fpin) {
3148                         fput(fpin);
3149                         return VM_FAULT_COMPLETED;
3150                 }
3151         }
3152
3153         return 0;
3154 }
3155
3156 /*
3157  * Handle write page faults for pages that can be reused in the current vma
3158  *
3159  * This can happen either due to the mapping being with the VM_SHARED flag,
3160  * or due to us being the last reference standing to the page. In either
3161  * case, all we need to do here is to mark the page as writable and update
3162  * any related book-keeping.
3163  */
3164 static inline void wp_page_reuse(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3165         __releases(vmf->ptl)
3166 {
3167         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3168         pte_t entry;
3169
3170         VM_BUG_ON(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE));
3171
3172         if (folio) {
3173                 VM_BUG_ON(folio_test_anon(folio) &&
3174                           !PageAnonExclusive(vmf->page));
3175                 /*
3176                  * Clear the folio's cpupid information as the existing
3177                  * information potentially belongs to a now completely
3178                  * unrelated process.
3179                  */
3180                 folio_xchg_last_cpupid(folio, (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1);
3181         }
3182
3183         flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3184         entry = pte_mkyoung(vmf->orig_pte);
3185         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3186         if (ptep_set_access_flags(vma, vmf->address, vmf->pte, entry, 1))
3187                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3188         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3189         count_vm_event(PGREUSE);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * We could add a bitflag somewhere, but for now, we know that all
3194  * vm_ops that have a ->map_pages have been audited and don't need
3195  * the mmap_lock to be held.
3196  */
3197 static inline vm_fault_t vmf_can_call_fault(const struct vm_fault *vmf)
3198 {
3199         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3200
3201         if (vma->vm_ops->map_pages || !(vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK))
3202                 return 0;
3203         vma_end_read(vma);
3204         return VM_FAULT_RETRY;
3205 }
3206
3207 vm_fault_t vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
3208 {
3209         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3210
3211         if (likely(vma->anon_vma))
3212                 return 0;
3213         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3214                 vma_end_read(vma);
3215                 return VM_FAULT_RETRY;
3216         }
3217         if (__anon_vma_prepare(vma))
3218                 return VM_FAULT_OOM;
3219         return 0;
3220 }
3221
3222 /*
3223  * Handle the case of a page which we actually need to copy to a new page,
3224  * either due to COW or unsharing.
3225  *
3226  * Called with mmap_lock locked and the old page referenced, but
3227  * without the ptl held.
3228  *
3229  * High level logic flow:
3230  *
3231  * - Allocate a page, copy the content of the old page to the new one.
3232  * - Handle book keeping and accounting - cgroups, mmu-notifiers, etc.
3233  * - Take the PTL. If the pte changed, bail out and release the allocated page
3234  * - If the pte is still the way we remember it, update the page table and all
3235  *   relevant references. This includes dropping the reference the page-table
3236  *   held to the old page, as well as updating the rmap.
3237  * - In any case, unlock the PTL and drop the reference we took to the old page.
3238  */
3239 static vm_fault_t wp_page_copy(struct vm_fault *vmf)
3240 {
3241         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3242         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3243         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
3244         struct folio *old_folio = NULL;
3245         struct folio *new_folio = NULL;
3246         pte_t entry;
3247         int page_copied = 0;
3248         struct mmu_notifier_range range;
3249         vm_fault_t ret;
3250         bool pfn_is_zero;
3251
3252         delayacct_wpcopy_start();
3253
3254         if (vmf->page)
3255                 old_folio = page_folio(vmf->page);
3256         ret = vmf_anon_prepare(vmf);
3257         if (unlikely(ret))
3258                 goto out;
3259
3260         pfn_is_zero = is_zero_pfn(pte_pfn(vmf->orig_pte));
3261         new_folio = folio_prealloc(mm, vma, vmf->address, pfn_is_zero);
3262         if (!new_folio)
3263                 goto oom;
3264
3265         if (!pfn_is_zero) {
3266                 int err;
3267
3268                 err = __wp_page_copy_user(&new_folio->page, vmf->page, vmf);
3269                 if (err) {
3270                         /*
3271                          * COW failed, if the fault was solved by other,
3272                          * it's fine. If not, userspace would re-fault on
3273                          * the same address and we will handle the fault
3274                          * from the second attempt.
3275                          * The -EHWPOISON case will not be retried.
3276                          */
3277                         folio_put(new_folio);
3278                         if (old_folio)
3279                                 folio_put(old_folio);
3280
3281                         delayacct_wpcopy_end();
3282                         return err == -EHWPOISON ? VM_FAULT_HWPOISON : 0;
3283                 }
3284                 kmsan_copy_page_meta(&new_folio->page, vmf->page);
3285         }
3286
3287         __folio_mark_uptodate(new_folio);
3288
3289         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, mm,
3290                                 vmf->address & PAGE_MASK,
3291                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE);
3292         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3293
3294         /*
3295          * Re-check the pte - we dropped the lock
3296          */
3297         vmf->pte = pte_offset_map_lock(mm, vmf->pmd, vmf->address, &vmf->ptl);
3298         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
3299                 if (old_folio) {
3300                         if (!folio_test_anon(old_folio)) {
3301                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(old_folio));
3302                                 inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3303                         }
3304                 } else {
3305                         ksm_might_unmap_zero_page(mm, vmf->orig_pte);
3306                         inc_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
3307                 }
3308                 flush_cache_page(vma, vmf->address, pte_pfn(vmf->orig_pte));
3309                 entry = mk_pte(&new_folio->page, vma->vm_page_prot);
3310                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
3311                 if (unlikely(unshare)) {
3312                         if (pte_soft_dirty(vmf->orig_pte))
3313                                 entry = pte_mksoft_dirty(entry);
3314                         if (pte_uffd_wp(vmf->orig_pte))
3315                                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
3316                 } else {
3317                         entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
3318                 }
3319
3320                 /*
3321                  * Clear the pte entry and flush it first, before updating the
3322                  * pte with the new entry, to keep TLBs on different CPUs in
3323                  * sync. This code used to set the new PTE then flush TLBs, but
3324                  * that left a window where the new PTE could be loaded into
3325                  * some TLBs while the old PTE remains in others.
3326                  */
3327                 ptep_clear_flush(vma, vmf->address, vmf->pte);
3328                 folio_add_new_anon_rmap(new_folio, vma, vmf->address);
3329                 folio_add_lru_vma(new_folio, vma);
3330                 /*
3331                  * We call the notify macro here because, when using secondary
3332                  * mmu page tables (such as kvm shadow page tables), we want the
3333                  * new page to be mapped directly into the secondary page table.
3334                  */
3335                 BUG_ON(unshare && pte_write(entry));
3336                 set_pte_at_notify(mm, vmf->address, vmf->pte, entry);
3337                 update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
3338                 if (old_folio) {
3339                         /*
3340                          * Only after switching the pte to the new page may
3341                          * we remove the mapcount here. Otherwise another
3342                          * process may come and find the rmap count decremented
3343                          * before the pte is switched to the new page, and
3344                          * "reuse" the old page writing into it while our pte
3345                          * here still points into it and can be read by other
3346                          * threads.
3347                          *
3348                          * The critical issue is to order this
3349                          * folio_remove_rmap_pte() with the ptp_clear_flush
3350                          * above. Those stores are ordered by (if nothing else,)
3351                          * the barrier present in the atomic_add_negative
3352                          * in folio_remove_rmap_pte();
3353                          *
3354                          * Then the TLB flush in ptep_clear_flush ensures that
3355                          * no process can access the old page before the
3356                          * decremented mapcount is visible. And the old page
3357                          * cannot be reused until after the decremented
3358                          * mapcount is visible. So transitively, TLBs to
3359                          * old page will be flushed before it can be reused.
3360                          */
3361                         folio_remove_rmap_pte(old_folio, vmf->page, vma);
3362                 }
3363
3364                 /* Free the old page.. */
3365                 new_folio = old_folio;
3366                 page_copied = 1;
3367                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3368         } else if (vmf->pte) {
3369                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
3370                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3371         }
3372
3373         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3374
3375         if (new_folio)
3376                 folio_put(new_folio);
3377         if (old_folio) {
3378                 if (page_copied)
3379                         free_swap_cache(old_folio);
3380                 folio_put(old_folio);
3381         }
3382
3383         delayacct_wpcopy_end();
3384         return 0;
3385 oom:
3386         ret = VM_FAULT_OOM;
3387 out:
3388         if (old_folio)
3389                 folio_put(old_folio);
3390
3391         delayacct_wpcopy_end();
3392         return ret;
3393 }
3394
3395 /**
3396  * finish_mkwrite_fault - finish page fault for a shared mapping, making PTE
3397  *                        writeable once the page is prepared
3398  *
3399  * @vmf: structure describing the fault
3400  * @folio: the folio of vmf->page
3401  *
3402  * This function handles all that is needed to finish a write page fault in a
3403  * shared mapping due to PTE being read-only once the mapped page is prepared.
3404  * It handles locking of PTE and modifying it.
3405  *
3406  * The function expects the page to be locked or other protection against
3407  * concurrent faults / writeback (such as DAX radix tree locks).
3408  *
3409  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_NOPAGE when PTE got changed before
3410  * we acquired PTE lock.
3411  */
3412 static vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3413 {
3414         WARN_ON_ONCE(!(vmf->vma->vm_flags & VM_SHARED));
3415         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3416                                        &vmf->ptl);
3417         if (!vmf->pte)
3418                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3419         /*
3420          * We might have raced with another page fault while we released the
3421          * pte_offset_map_lock.
3422          */
3423         if (!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)) {
3424                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
3425                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3426                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3427         }
3428         wp_page_reuse(vmf, folio);
3429         return 0;
3430 }
3431
3432 /*
3433  * Handle write page faults for VM_MIXEDMAP or VM_PFNMAP for a VM_SHARED
3434  * mapping
3435  */
3436 static vm_fault_t wp_pfn_shared(struct vm_fault *vmf)
3437 {
3438         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3439
3440         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->pfn_mkwrite) {
3441                 vm_fault_t ret;
3442
3443                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3444                 ret = vmf_can_call_fault(vmf);
3445                 if (ret)
3446                         return ret;
3447
3448                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_MKWRITE;
3449                 ret = vma->vm_ops->pfn_mkwrite(vmf);
3450                 if (ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))
3451                         return ret;
3452                 return finish_mkwrite_fault(vmf, NULL);
3453         }
3454         wp_page_reuse(vmf, NULL);
3455         return 0;
3456 }
3457
3458 static vm_fault_t wp_page_shared(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio)
3459         __releases(vmf->ptl)
3460 {
3461         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3462         vm_fault_t ret = 0;
3463
3464         folio_get(folio);
3465
3466         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->page_mkwrite) {
3467                 vm_fault_t tmp;
3468
3469                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3470                 tmp = vmf_can_call_fault(vmf);
3471                 if (tmp) {
3472                         folio_put(folio);
3473                         return tmp;
3474                 }
3475
3476                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
3477                 if (unlikely(!tmp || (tmp &
3478                                       (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
3479                         folio_put(folio);
3480                         return tmp;
3481                 }
3482                 tmp = finish_mkwrite_fault(vmf, folio);
3483                 if (unlikely(tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE))) {
3484                         folio_unlock(folio);
3485                         folio_put(folio);
3486                         return tmp;
3487                 }
3488         } else {
3489                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3490                 folio_lock(folio);
3491         }
3492         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
3493         folio_put(folio);
3494
3495         return ret;
3496 }
3497
3498 static bool wp_can_reuse_anon_folio(struct folio *folio,
3499                                     struct vm_area_struct *vma)
3500 {
3501         /*
3502          * We could currently only reuse a subpage of a large folio if no
3503          * other subpages of the large folios are still mapped. However,
3504          * let's just consistently not reuse subpages even if we could
3505          * reuse in that scenario, and give back a large folio a bit
3506          * sooner.
3507          */
3508         if (folio_test_large(folio))
3509                 return false;
3510
3511         /*
3512          * We have to verify under folio lock: these early checks are
3513          * just an optimization to avoid locking the folio and freeing
3514          * the swapcache if there is little hope that we can reuse.
3515          *
3516          * KSM doesn't necessarily raise the folio refcount.
3517          */
3518         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) > 3)
3519                 return false;
3520         if (!folio_test_lru(folio))
3521                 /*
3522                  * We cannot easily detect+handle references from
3523                  * remote LRU caches or references to LRU folios.
3524                  */
3525                 lru_add_drain();
3526         if (folio_ref_count(folio) > 1 + folio_test_swapcache(folio))
3527                 return false;
3528         if (!folio_trylock(folio))
3529                 return false;
3530         if (folio_test_swapcache(folio))
3531                 folio_free_swap(folio);
3532         if (folio_test_ksm(folio) || folio_ref_count(folio) != 1) {
3533                 folio_unlock(folio);
3534                 return false;
3535         }
3536         /*
3537          * Ok, we've got the only folio reference from our mapping
3538          * and the folio is locked, it's dark out, and we're wearing
3539          * sunglasses. Hit it.
3540          */
3541         folio_move_anon_rmap(folio, vma);
3542         folio_unlock(folio);
3543         return true;
3544 }
3545
3546 /*
3547  * This routine handles present pages, when
3548  * * users try to write to a shared page (FAULT_FLAG_WRITE)
3549  * * GUP wants to take a R/O pin on a possibly shared anonymous page
3550  *   (FAULT_FLAG_UNSHARE)
3551  *
3552  * It is done by copying the page to a new address and decrementing the
3553  * shared-page counter for the old page.
3554  *
3555  * Note that this routine assumes that the protection checks have been
3556  * done by the caller (the low-level page fault routine in most cases).
3557  * Thus, with FAULT_FLAG_WRITE, we can safely just mark it writable once we've
3558  * done any necessary COW.
3559  *
3560  * In case of FAULT_FLAG_WRITE, we also mark the page dirty at this point even
3561  * though the page will change only once the write actually happens. This
3562  * avoids a few races, and potentially makes it more efficient.
3563  *
3564  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3565  * but allow concurrent faults), with pte both mapped and locked.
3566  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
3567  */
3568 static vm_fault_t do_wp_page(struct vm_fault *vmf)
3569         __releases(vmf->ptl)
3570 {
3571         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
3572         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3573         struct folio *folio = NULL;
3574         pte_t pte;
3575
3576         if (likely(!unshare)) {
3577                 if (userfaultfd_pte_wp(vma, ptep_get(vmf->pte))) {
3578                         if (!userfaultfd_wp_async(vma)) {
3579                                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3580                                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
3581                         }
3582
3583                         /*
3584                          * Nothing needed (cache flush, TLB invalidations,
3585                          * etc.) because we're only removing the uffd-wp bit,
3586                          * which is completely invisible to the user.
3587                          */
3588                         pte = pte_clear_uffd_wp(ptep_get(vmf->pte));
3589
3590                         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
3591                         /*
3592                          * Update this to be prepared for following up CoW
3593                          * handling
3594                          */
3595                         vmf->orig_pte = pte;
3596                 }
3597
3598                 /*
3599                  * Userfaultfd write-protect can defer flushes. Ensure the TLB
3600                  * is flushed in this case before copying.
3601                  */
3602                 if (unlikely(userfaultfd_wp(vmf->vma) &&
3603                              mm_tlb_flush_pending(vmf->vma->vm_mm)))
3604                         flush_tlb_page(vmf->vma, vmf->address);
3605         }
3606
3607         vmf->page = vm_normal_page(vma, vmf->address, vmf->orig_pte);
3608
3609         if (vmf->page)
3610                 folio = page_folio(vmf->page);
3611
3612         /*
3613          * Shared mapping: we are guaranteed to have VM_WRITE and
3614          * FAULT_FLAG_WRITE set at this point.
3615          */
3616         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
3617                 /*
3618                  * VM_MIXEDMAP !pfn_valid() case, or VM_SOFTDIRTY clear on a
3619                  * VM_PFNMAP VMA.
3620                  *
3621                  * We should not cow pages in a shared writeable mapping.
3622                  * Just mark the pages writable and/or call ops->pfn_mkwrite.
3623                  */
3624                 if (!vmf->page)
3625                         return wp_pfn_shared(vmf);
3626                 return wp_page_shared(vmf, folio);
3627         }
3628
3629         /*
3630          * Private mapping: create an exclusive anonymous page copy if reuse
3631          * is impossible. We might miss VM_WRITE for FOLL_FORCE handling.
3632          *
3633          * If we encounter a page that is marked exclusive, we must reuse
3634          * the page without further checks.
3635          */
3636         if (folio && folio_test_anon(folio) &&
3637             (PageAnonExclusive(vmf->page) || wp_can_reuse_anon_folio(folio, vma))) {
3638                 if (!PageAnonExclusive(vmf->page))
3639                         SetPageAnonExclusive(vmf->page);
3640                 if (unlikely(unshare)) {
3641                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3642                         return 0;
3643                 }
3644                 wp_page_reuse(vmf, folio);
3645                 return 0;
3646         }
3647         /*
3648          * Ok, we need to copy. Oh, well..
3649          */
3650         if (folio)
3651                 folio_get(folio);
3652
3653         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3654 #ifdef CONFIG_KSM
3655         if (folio && folio_test_ksm(folio))
3656                 count_vm_event(COW_KSM);
3657 #endif
3658         return wp_page_copy(vmf);
3659 }
3660
3661 static void unmap_mapping_range_vma(struct vm_area_struct *vma,
3662                 unsigned long start_addr, unsigned long end_addr,
3663                 struct zap_details *details)
3664 {
3665         zap_page_range_single(vma, start_addr, end_addr - start_addr, details);
3666 }
3667
3668 static inline void unmap_mapping_range_tree(struct rb_root_cached *root,
3669                                             pgoff_t first_index,
3670                                             pgoff_t last_index,
3671                                             struct zap_details *details)
3672 {
3673         struct vm_area_struct *vma;
3674         pgoff_t vba, vea, zba, zea;
3675
3676         vma_interval_tree_foreach(vma, root, first_index, last_index) {
3677                 vba = vma->vm_pgoff;
3678                 vea = vba + vma_pages(vma) - 1;
3679                 zba = max(first_index, vba);
3680                 zea = min(last_index, vea);
3681
3682                 unmap_mapping_range_vma(vma,
3683                         ((zba - vba) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3684                         ((zea - vba + 1) << PAGE_SHIFT) + vma->vm_start,
3685                                 details);
3686         }
3687 }
3688
3689 /**
3690  * unmap_mapping_folio() - Unmap single folio from processes.
3691  * @folio: The locked folio to be unmapped.
3692  *
3693  * Unmap this folio from any userspace process which still has it mmaped.
3694  * Typically, for efficiency, the range of nearby pages has already been
3695  * unmapped by unmap_mapping_pages() or unmap_mapping_range().  But once
3696  * truncation or invalidation holds the lock on a folio, it may find that
3697  * the page has been remapped again: and then uses unmap_mapping_folio()
3698  * to unmap it finally.
3699  */
3700 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio)
3701 {
3702         struct address_space *mapping = folio->mapping;
3703         struct zap_details details = { };
3704         pgoff_t first_index;
3705         pgoff_t last_index;
3706
3707         VM_BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
3708
3709         first_index = folio->index;
3710         last_index = folio_next_index(folio) - 1;
3711
3712         details.even_cows = false;
3713         details.single_folio = folio;
3714         details.zap_flags = ZAP_FLAG_DROP_MARKER;
3715
3716         i_mmap_lock_read(mapping);
3717         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3718                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3719                                          last_index, &details);
3720         i_mmap_unlock_read(mapping);
3721 }
3722
3723 /**
3724  * unmap_mapping_pages() - Unmap pages from processes.
3725  * @mapping: The address space containing pages to be unmapped.
3726  * @start: Index of first page to be unmapped.
3727  * @nr: Number of pages to be unmapped.  0 to unmap to end of file.
3728  * @even_cows: Whether to unmap even private COWed pages.
3729  *
3730  * Unmap the pages in this address space from any userspace process which
3731  * has them mmaped.  Generally, you want to remove COWed pages as well when
3732  * a file is being truncated, but not when invalidating pages from the page
3733  * cache.
3734  */
3735 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping, pgoff_t start,
3736                 pgoff_t nr, bool even_cows)
3737 {
3738         struct zap_details details = { };
3739         pgoff_t first_index = start;
3740         pgoff_t last_index = start + nr - 1;
3741
3742         details.even_cows = even_cows;
3743         if (last_index < first_index)
3744                 last_index = ULONG_MAX;
3745
3746         i_mmap_lock_read(mapping);
3747         if (unlikely(!RB_EMPTY_ROOT(&mapping->i_mmap.rb_root)))
3748                 unmap_mapping_range_tree(&mapping->i_mmap, first_index,
3749                                          last_index, &details);
3750         i_mmap_unlock_read(mapping);
3751 }
3752 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_mapping_pages);
3753
3754 /**
3755  * unmap_mapping_range - unmap the portion of all mmaps in the specified
3756  * address_space corresponding to the specified byte range in the underlying
3757  * file.
3758  *
3759  * @mapping: the address space containing mmaps to be unmapped.
3760  * @holebegin: byte in first page to unmap, relative to the start of
3761  * the underlying file.  This will be rounded down to a PAGE_SIZE
3762  * boundary.  Note that this is different from truncate_pagecache(), which
3763  * must keep the partial page.  In contrast, we must get rid of
3764  * partial pages.
3765  * @holelen: size of prospective hole in bytes.  This will be rounded
3766  * up to a PAGE_SIZE boundary.  A holelen of zero truncates to the
3767  * end of the file.
3768  * @even_cows: 1 when truncating a file, unmap even private COWed pages;
3769  * but 0 when invalidating pagecache, don't throw away private data.
3770  */
3771 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
3772                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows)
3773 {
3774         pgoff_t hba = (pgoff_t)(holebegin) >> PAGE_SHIFT;
3775         pgoff_t hlen = ((pgoff_t)(holelen) + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3776
3777         /* Check for overflow. */
3778         if (sizeof(holelen) > sizeof(hlen)) {
3779                 long long holeend =
3780                         (holebegin + holelen + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
3781                 if (holeend & ~(long long)ULONG_MAX)
3782                         hlen = ULONG_MAX - hba + 1;
3783         }
3784
3785         unmap_mapping_pages(mapping, hba, hlen, even_cows);
3786 }
3787 EXPORT_SYMBOL(unmap_mapping_range);
3788
3789 /*
3790  * Restore a potential device exclusive pte to a working pte entry
3791  */
3792 static vm_fault_t remove_device_exclusive_entry(struct vm_fault *vmf)
3793 {
3794         struct folio *folio = page_folio(vmf->page);
3795         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3796         struct mmu_notifier_range range;
3797         vm_fault_t ret;
3798
3799         /*
3800          * We need a reference to lock the folio because we don't hold
3801          * the PTL so a racing thread can remove the device-exclusive
3802          * entry and unmap it. If the folio is free the entry must
3803          * have been removed already. If it happens to have already
3804          * been re-allocated after being freed all we do is lock and
3805          * unlock it.
3806          */
3807         if (!folio_try_get(folio))
3808                 return 0;
3809
3810         ret = folio_lock_or_retry(folio, vmf);
3811         if (ret) {
3812                 folio_put(folio);
3813                 return ret;
3814         }
3815         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0,
3816                                 vma->vm_mm, vmf->address & PAGE_MASK,
3817                                 (vmf->address & PAGE_MASK) + PAGE_SIZE, NULL);
3818         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
3819
3820         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
3821                                 &vmf->ptl);
3822         if (likely(vmf->pte && pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
3823                 restore_exclusive_pte(vma, vmf->page, vmf->address, vmf->pte);
3824
3825         if (vmf->pte)
3826                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3827         folio_unlock(folio);
3828         folio_put(folio);
3829
3830         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
3831         return 0;
3832 }
3833
3834 static inline bool should_try_to_free_swap(struct folio *folio,
3835                                            struct vm_area_struct *vma,
3836                                            unsigned int fault_flags)
3837 {
3838         if (!folio_test_swapcache(folio))
3839                 return false;
3840         if (mem_cgroup_swap_full(folio) || (vma->vm_flags & VM_LOCKED) ||
3841             folio_test_mlocked(folio))
3842                 return true;
3843         /*
3844          * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
3845          * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
3846          * user. Try freeing the swapcache to get rid of the swapcache
3847          * reference only in case it's likely that we'll be the exlusive user.
3848          */
3849         return (fault_flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !folio_test_ksm(folio) &&
3850                 folio_ref_count(folio) == 2;
3851 }
3852
3853 static vm_fault_t pte_marker_clear(struct vm_fault *vmf)
3854 {
3855         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
3856                                        vmf->address, &vmf->ptl);
3857         if (!vmf->pte)
3858                 return 0;
3859         /*
3860          * Be careful so that we will only recover a special uffd-wp pte into a
3861          * none pte.  Otherwise it means the pte could have changed, so retry.
3862          *
3863          * This should also cover the case where e.g. the pte changed
3864          * quickly from a PTE_MARKER_UFFD_WP into PTE_MARKER_POISONED.
3865          * So is_pte_marker() check is not enough to safely drop the pte.
3866          */
3867         if (pte_same(vmf->orig_pte, ptep_get(vmf->pte)))
3868                 pte_clear(vmf->vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte);
3869         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3870         return 0;
3871 }
3872
3873 static vm_fault_t do_pte_missing(struct vm_fault *vmf)
3874 {
3875         if (vma_is_anonymous(vmf->vma))
3876                 return do_anonymous_page(vmf);
3877         else
3878                 return do_fault(vmf);
3879 }
3880
3881 /*
3882  * This is actually a page-missing access, but with uffd-wp special pte
3883  * installed.  It means this pte was wr-protected before being unmapped.
3884  */
3885 static vm_fault_t pte_marker_handle_uffd_wp(struct vm_fault *vmf)
3886 {
3887         /*
3888          * Just in case there're leftover special ptes even after the region
3889          * got unregistered - we can simply clear them.
3890          */
3891         if (unlikely(!userfaultfd_wp(vmf->vma)))
3892                 return pte_marker_clear(vmf);
3893
3894         return do_pte_missing(vmf);
3895 }
3896
3897 static vm_fault_t handle_pte_marker(struct vm_fault *vmf)
3898 {
3899         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3900         unsigned long marker = pte_marker_get(entry);
3901
3902         /*
3903          * PTE markers should never be empty.  If anything weird happened,
3904          * the best thing to do is to kill the process along with its mm.
3905          */
3906         if (WARN_ON_ONCE(!marker))
3907                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3908
3909         /* Higher priority than uffd-wp when data corrupted */
3910         if (marker & PTE_MARKER_POISONED)
3911                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3912
3913         if (pte_marker_entry_uffd_wp(entry))
3914                 return pte_marker_handle_uffd_wp(vmf);
3915
3916         /* This is an unknown pte marker */
3917         return VM_FAULT_SIGBUS;
3918 }
3919
3920 /*
3921  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
3922  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
3923  * We return with pte unmapped and unlocked.
3924  *
3925  * We return with the mmap_lock locked or unlocked in the same cases
3926  * as does filemap_fault().
3927  */
3928 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf)
3929 {
3930         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
3931         struct folio *swapcache, *folio = NULL;
3932         struct page *page;
3933         struct swap_info_struct *si = NULL;
3934         rmap_t rmap_flags = RMAP_NONE;
3935         bool need_clear_cache = false;
3936         bool exclusive = false;
3937         swp_entry_t entry;
3938         pte_t pte;
3939         vm_fault_t ret = 0;
3940         void *shadow = NULL;
3941
3942         if (!pte_unmap_same(vmf))
3943                 goto out;
3944
3945         entry = pte_to_swp_entry(vmf->orig_pte);
3946         if (unlikely(non_swap_entry(entry))) {
3947                 if (is_migration_entry(entry)) {
3948                         migration_entry_wait(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3949                                              vmf->address);
3950                 } else if (is_device_exclusive_entry(entry)) {
3951                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3952                         ret = remove_device_exclusive_entry(vmf);
3953                 } else if (is_device_private_entry(entry)) {
3954                         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK) {
3955                                 /*
3956                                  * migrate_to_ram is not yet ready to operate
3957                                  * under VMA lock.
3958                                  */
3959                                 vma_end_read(vma);
3960                                 ret = VM_FAULT_RETRY;
3961                                 goto out;
3962                         }
3963
3964                         vmf->page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
3965                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
3966                                         vmf->address, &vmf->ptl);
3967                         if (unlikely(!vmf->pte ||
3968                                      !pte_same(ptep_get(vmf->pte),
3969                                                         vmf->orig_pte)))
3970                                 goto unlock;
3971
3972                         /*
3973                          * Get a page reference while we know the page can't be
3974                          * freed.
3975                          */
3976                         get_page(vmf->page);
3977                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
3978                         ret = vmf->page->pgmap->ops->migrate_to_ram(vmf);
3979                         put_page(vmf->page);
3980                 } else if (is_hwpoison_entry(entry)) {
3981                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
3982                 } else if (is_pte_marker_entry(entry)) {
3983                         ret = handle_pte_marker(vmf);
3984                 } else {
3985                         print_bad_pte(vma, vmf->address, vmf->orig_pte, NULL);
3986                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
3987                 }
3988                 goto out;
3989         }
3990
3991         /* Prevent swapoff from happening to us. */
3992         si = get_swap_device(entry);
3993         if (unlikely(!si))
3994                 goto out;
3995
3996         folio = swap_cache_get_folio(entry, vma, vmf->address);
3997         if (folio)
3998                 page = folio_file_page(folio, swp_offset(entry));
3999         swapcache = folio;
4000
4001         if (!folio) {
4002                 if (data_race(si->flags & SWP_SYNCHRONOUS_IO) &&
4003                     __swap_count(entry) == 1) {
4004                         /*
4005                          * Prevent parallel swapin from proceeding with
4006                          * the cache flag. Otherwise, another thread may
4007                          * finish swapin first, free the entry, and swapout
4008                          * reusing the same entry. It's undetectable as
4009                          * pte_same() returns true due to entry reuse.
4010                          */
4011                         if (swapcache_prepare(entry)) {
4012                                 /* Relax a bit to prevent rapid repeated page faults */
4013                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4014                                 goto out;
4015                         }
4016                         need_clear_cache = true;
4017
4018                         /* skip swapcache */
4019                         folio = vma_alloc_folio(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0,
4020                                                 vma, vmf->address, false);
4021                         page = &folio->page;
4022                         if (folio) {
4023                                 __folio_set_locked(folio);
4024                                 __folio_set_swapbacked(folio);
4025
4026                                 if (mem_cgroup_swapin_charge_folio(folio,
4027                                                         vma->vm_mm, GFP_KERNEL,
4028                                                         entry)) {
4029                                         ret = VM_FAULT_OOM;
4030                                         goto out_page;
4031                                 }
4032                                 mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(entry);
4033
4034                                 shadow = get_shadow_from_swap_cache(entry);
4035                                 if (shadow)
4036                                         workingset_refault(folio, shadow);
4037
4038                                 folio_add_lru(folio);
4039
4040                                 /* To provide entry to swap_read_folio() */
4041                                 folio->swap = entry;
4042                                 swap_read_folio(folio, true, NULL);
4043                                 folio->private = NULL;
4044                         }
4045                 } else {
4046                         page = swapin_readahead(entry, GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4047                                                 vmf);
4048                         if (page)
4049                                 folio = page_folio(page);
4050                         swapcache = folio;
4051                 }
4052
4053                 if (!folio) {
4054                         /*
4055                          * Back out if somebody else faulted in this pte
4056                          * while we released the pte lock.
4057                          */
4058                         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4059                                         vmf->address, &vmf->ptl);
4060                         if (likely(vmf->pte &&
4061                                    pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
4062                                 ret = VM_FAULT_OOM;
4063                         goto unlock;
4064                 }
4065
4066                 /* Had to read the page from swap area: Major fault */
4067                 ret = VM_FAULT_MAJOR;
4068                 count_vm_event(PGMAJFAULT);
4069                 count_memcg_event_mm(vma->vm_mm, PGMAJFAULT);
4070         } else if (PageHWPoison(page)) {
4071                 /*
4072                  * hwpoisoned dirty swapcache pages are kept for killing
4073                  * owner processes (which may be unknown at hwpoison time)
4074                  */
4075                 ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4076                 goto out_release;
4077         }
4078
4079         ret |= folio_lock_or_retry(folio, vmf);
4080         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
4081                 goto out_release;
4082
4083         if (swapcache) {
4084                 /*
4085                  * Make sure folio_free_swap() or swapoff did not release the
4086                  * swapcache from under us.  The page pin, and pte_same test
4087                  * below, are not enough to exclude that.  Even if it is still
4088                  * swapcache, we need to check that the page's swap has not
4089                  * changed.
4090                  */
4091                 if (unlikely(!folio_test_swapcache(folio) ||
4092                              page_swap_entry(page).val != entry.val))
4093                         goto out_page;
4094
4095                 /*
4096                  * KSM sometimes has to copy on read faults, for example, if
4097                  * page->index of !PageKSM() pages would be nonlinear inside the
4098                  * anon VMA -- PageKSM() is lost on actual swapout.
4099                  */
4100                 folio = ksm_might_need_to_copy(folio, vma, vmf->address);
4101                 if (unlikely(!folio)) {
4102                         ret = VM_FAULT_OOM;
4103                         folio = swapcache;
4104                         goto out_page;
4105                 } else if (unlikely(folio == ERR_PTR(-EHWPOISON))) {
4106                         ret = VM_FAULT_HWPOISON;
4107                         folio = swapcache;
4108                         goto out_page;
4109                 }
4110                 if (folio != swapcache)
4111                         page = folio_page(folio, 0);
4112
4113                 /*
4114                  * If we want to map a page that's in the swapcache writable, we
4115                  * have to detect via the refcount if we're really the exclusive
4116                  * owner. Try removing the extra reference from the local LRU
4117                  * caches if required.
4118                  */
4119                 if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && folio == swapcache &&
4120                     !folio_test_ksm(folio) && !folio_test_lru(folio))
4121                         lru_add_drain();
4122         }
4123
4124         folio_throttle_swaprate(folio, GFP_KERNEL);
4125
4126         /*
4127          * Back out if somebody else already faulted in this pte.
4128          */
4129         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->address,
4130                         &vmf->ptl);
4131         if (unlikely(!vmf->pte || !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte)))
4132                 goto out_nomap;
4133
4134         if (unlikely(!folio_test_uptodate(folio))) {
4135                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
4136                 goto out_nomap;
4137         }
4138
4139         /*
4140          * PG_anon_exclusive reuses PG_mappedtodisk for anon pages. A swap pte
4141          * must never point at an anonymous page in the swapcache that is
4142          * PG_anon_exclusive. Sanity check that this holds and especially, that
4143          * no filesystem set PG_mappedtodisk on a page in the swapcache. Sanity
4144          * check after taking the PT lock and making sure that nobody
4145          * concurrently faulted in this page and set PG_anon_exclusive.
4146          */
4147         BUG_ON(!folio_test_anon(folio) && folio_test_mappedtodisk(folio));
4148         BUG_ON(folio_test_anon(folio) && PageAnonExclusive(page));
4149
4150         /*
4151          * Check under PT lock (to protect against concurrent fork() sharing
4152          * the swap entry concurrently) for certainly exclusive pages.
4153          */
4154         if (!folio_test_ksm(folio)) {
4155                 exclusive = pte_swp_exclusive(vmf->orig_pte);
4156                 if (folio != swapcache) {
4157                         /*
4158                          * We have a fresh page that is not exposed to the
4159                          * swapcache -> certainly exclusive.
4160                          */
4161                         exclusive = true;
4162                 } else if (exclusive && folio_test_writeback(folio) &&
4163                           data_race(si->flags & SWP_STABLE_WRITES)) {
4164                         /*
4165                          * This is tricky: not all swap backends support
4166                          * concurrent page modifications while under writeback.
4167                          *
4168                          * So if we stumble over such a page in the swapcache
4169                          * we must not set the page exclusive, otherwise we can
4170                          * map it writable without further checks and modify it
4171                          * while still under writeback.
4172                          *
4173                          * For these problematic swap backends, simply drop the
4174                          * exclusive marker: this is perfectly fine as we start
4175                          * writeback only if we fully unmapped the page and
4176                          * there are no unexpected references on the page after
4177                          * unmapping succeeded. After fully unmapped, no
4178                          * further GUP references (FOLL_GET and FOLL_PIN) can
4179                          * appear, so dropping the exclusive marker and mapping
4180                          * it only R/O is fine.
4181                          */
4182                         exclusive = false;
4183                 }
4184         }
4185
4186         /*
4187          * Some architectures may have to restore extra metadata to the page
4188          * when reading from swap. This metadata may be indexed by swap entry
4189          * so this must be called before swap_free().
4190          */
4191         arch_swap_restore(entry, folio);
4192
4193         /*
4194          * Remove the swap entry and conditionally try to free up the swapcache.
4195          * We're already holding a reference on the page but haven't mapped it
4196          * yet.
4197          */
4198         swap_free(entry);
4199         if (should_try_to_free_swap(folio, vma, vmf->flags))
4200                 folio_free_swap(folio);
4201
4202         inc_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES);
4203         dec_mm_counter(vma->vm_mm, MM_SWAPENTS);
4204         pte = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4205
4206         /*
4207          * Same logic as in do_wp_page(); however, optimize for pages that are
4208          * certainly not shared either because we just allocated them without
4209          * exposing them to the swapcache or because the swap entry indicates
4210          * exclusivity.
4211          */
4212         if (!folio_test_ksm(folio) &&
4213             (exclusive || folio_ref_count(folio) == 1)) {
4214                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4215                         pte = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(pte), vma);
4216                         vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_WRITE;
4217                 }
4218                 rmap_flags |= RMAP_EXCLUSIVE;
4219         }
4220         flush_icache_page(vma, page);
4221         if (pte_swp_soft_dirty(vmf->orig_pte))
4222                 pte = pte_mksoft_dirty(pte);
4223         if (pte_swp_uffd_wp(vmf->orig_pte))
4224                 pte = pte_mkuffd_wp(pte);
4225         vmf->orig_pte = pte;
4226
4227         /* ksm created a completely new copy */
4228         if (unlikely(folio != swapcache && swapcache)) {
4229                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, vmf->address);
4230                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4231         } else {
4232                 folio_add_anon_rmap_pte(folio, page, vma, vmf->address,
4233                                         rmap_flags);
4234         }
4235
4236         VM_BUG_ON(!folio_test_anon(folio) ||
4237                         (pte_write(pte) && !PageAnonExclusive(page)));
4238         set_pte_at(vma->vm_mm, vmf->address, vmf->pte, pte);
4239         arch_do_swap_page(vma->vm_mm, vma, vmf->address, pte, vmf->orig_pte);
4240
4241         folio_unlock(folio);
4242         if (folio != swapcache && swapcache) {
4243                 /*
4244                  * Hold the lock to avoid the swap entry to be reused
4245                  * until we take the PT lock for the pte_same() check
4246                  * (to avoid false positives from pte_same). For
4247                  * further safety release the lock after the swap_free
4248                  * so that the swap count won't change under a
4249                  * parallel locked swapcache.
4250                  */
4251                 folio_unlock(swapcache);
4252                 folio_put(swapcache);
4253         }
4254
4255         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
4256                 ret |= do_wp_page(vmf);
4257                 if (ret & VM_FAULT_ERROR)
4258                         ret &= VM_FAULT_ERROR;
4259                 goto out;
4260         }
4261
4262         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4263         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
4264 unlock:
4265         if (vmf->pte)
4266                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4267 out:
4268         /* Clear the swap cache pin for direct swapin after PTL unlock */
4269         if (need_clear_cache)
4270                 swapcache_clear(si, entry);
4271         if (si)
4272                 put_swap_device(si);
4273         return ret;
4274 out_nomap:
4275         if (vmf->pte)
4276                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4277 out_page:
4278         folio_unlock(folio);
4279 out_release:
4280         folio_put(folio);
4281         if (folio != swapcache && swapcache) {
4282                 folio_unlock(swapcache);
4283                 folio_put(swapcache);
4284         }
4285         if (need_clear_cache)
4286                 swapcache_clear(si, entry);
4287         if (si)
4288                 put_swap_device(si);
4289         return ret;
4290 }
4291
4292 static bool pte_range_none(pte_t *pte, int nr_pages)
4293 {
4294         int i;
4295
4296         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
4297                 if (!pte_none(ptep_get_lockless(pte + i)))
4298                         return false;
4299         }
4300
4301         return true;
4302 }
4303
4304 static struct folio *alloc_anon_folio(struct vm_fault *vmf)
4305 {
4306         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4307 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4308         unsigned long orders;
4309         struct folio *folio;
4310         unsigned long addr;
4311         pte_t *pte;
4312         gfp_t gfp;
4313         int order;
4314
4315         /*
4316          * If uffd is active for the vma we need per-page fault fidelity to
4317          * maintain the uffd semantics.
4318          */
4319         if (unlikely(userfaultfd_armed(vma)))
4320                 goto fallback;
4321
4322         /*
4323          * Get a list of all the (large) orders below PMD_ORDER that are enabled
4324          * for this vma. Then filter out the orders that can't be allocated over
4325          * the faulting address and still be fully contained in the vma.
4326          */
4327         orders = thp_vma_allowable_orders(vma, vma->vm_flags, false, true, true,
4328                                           BIT(PMD_ORDER) - 1);
4329         orders = thp_vma_suitable_orders(vma, vmf->address, orders);
4330
4331         if (!orders)
4332                 goto fallback;
4333
4334         pte = pte_offset_map(vmf->pmd, vmf->address & PMD_MASK);
4335         if (!pte)
4336                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
4337
4338         /*
4339          * Find the highest order where the aligned range is completely
4340          * pte_none(). Note that all remaining orders will be completely
4341          * pte_none().
4342          */
4343         order = highest_order(orders);
4344         while (orders) {
4345                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4346                 if (pte_range_none(pte + pte_index(addr), 1 << order))
4347                         break;
4348                 order = next_order(&orders, order);
4349         }
4350
4351         pte_unmap(pte);
4352
4353         /* Try allocating the highest of the remaining orders. */
4354         gfp = vma_thp_gfp_mask(vma);
4355         while (orders) {
4356                 addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, PAGE_SIZE << order);
4357                 folio = vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr, true);
4358                 if (folio) {
4359                         if (mem_cgroup_charge(folio, vma->vm_mm, gfp)) {
4360                                 folio_put(folio);
4361                                 goto next;
4362                         }
4363                         folio_throttle_swaprate(folio, gfp);
4364                         clear_huge_page(&folio->page, vmf->address, 1 << order);
4365                         return folio;
4366                 }
4367 next:
4368                 order = next_order(&orders, order);
4369         }
4370
4371 fallback:
4372 #endif
4373         return folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, true);
4374 }
4375
4376 /*
4377  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4378  * but allow concurrent faults), and pte mapped but not yet locked.
4379  * We return with mmap_lock still held, but pte unmapped and unlocked.
4380  */
4381 static vm_fault_t do_anonymous_page(struct vm_fault *vmf)
4382 {
4383         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4384         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4385         unsigned long addr = vmf->address;
4386         struct folio *folio;
4387         vm_fault_t ret = 0;
4388         int nr_pages = 1;
4389         pte_t entry;
4390         int i;
4391
4392         /* File mapping without ->vm_ops ? */
4393         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
4394                 return VM_FAULT_SIGBUS;
4395
4396         /*
4397          * Use pte_alloc() instead of pte_alloc_map(), so that OOM can
4398          * be distinguished from a transient failure of pte_offset_map().
4399          */
4400         if (pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd))
4401                 return VM_FAULT_OOM;
4402
4403         /* Use the zero-page for reads */
4404         if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) &&
4405                         !mm_forbids_zeropage(vma->vm_mm)) {
4406                 entry = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(vmf->address),
4407                                                 vma->vm_page_prot));
4408                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4409                                 vmf->address, &vmf->ptl);
4410                 if (!vmf->pte)
4411                         goto unlock;
4412                 if (vmf_pte_changed(vmf)) {
4413                         update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4414                         goto unlock;
4415                 }
4416                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4417                 if (ret)
4418                         goto unlock;
4419                 /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4420                 if (userfaultfd_missing(vma)) {
4421                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4422                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4423                 }
4424                 goto setpte;
4425         }
4426
4427         /* Allocate our own private page. */
4428         if (unlikely(anon_vma_prepare(vma)))
4429                 goto oom;
4430         /* Returns NULL on OOM or ERR_PTR(-EAGAIN) if we must retry the fault */
4431         folio = alloc_anon_folio(vmf);
4432         if (IS_ERR(folio))
4433                 return 0;
4434         if (!folio)
4435                 goto oom;
4436
4437         nr_pages = folio_nr_pages(folio);
4438         addr = ALIGN_DOWN(vmf->address, nr_pages * PAGE_SIZE);
4439
4440         /*
4441          * The memory barrier inside __folio_mark_uptodate makes sure that
4442          * preceding stores to the page contents become visible before
4443          * the set_pte_at() write.
4444          */
4445         __folio_mark_uptodate(folio);
4446
4447         entry = mk_pte(&folio->page, vma->vm_page_prot);
4448         entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4449         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
4450                 entry = pte_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4451
4452         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd, addr, &vmf->ptl);
4453         if (!vmf->pte)
4454                 goto release;
4455         if (nr_pages == 1 && vmf_pte_changed(vmf)) {
4456                 update_mmu_tlb(vma, addr, vmf->pte);
4457                 goto release;
4458         } else if (nr_pages > 1 && !pte_range_none(vmf->pte, nr_pages)) {
4459                 for (i = 0; i < nr_pages; i++)
4460                         update_mmu_tlb(vma, addr + PAGE_SIZE * i, vmf->pte + i);
4461                 goto release;
4462         }
4463
4464         ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4465         if (ret)
4466                 goto release;
4467
4468         /* Deliver the page fault to userland, check inside PT lock */
4469         if (userfaultfd_missing(vma)) {
4470                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4471                 folio_put(folio);
4472                 return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_MISSING);
4473         }
4474
4475         folio_ref_add(folio, nr_pages - 1);
4476         add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr_pages);
4477         folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4478         folio_add_lru_vma(folio, vma);
4479 setpte:
4480         if (uffd_wp)
4481                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4482         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr_pages);
4483
4484         /* No need to invalidate - it was non-present before */
4485         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr_pages);
4486 unlock:
4487         if (vmf->pte)
4488                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4489         return ret;
4490 release:
4491         folio_put(folio);
4492         goto unlock;
4493 oom:
4494         return VM_FAULT_OOM;
4495 }
4496
4497 /*
4498  * The mmap_lock must have been held on entry, and may have been
4499  * released depending on flags and vma->vm_ops->fault() return value.
4500  * See filemap_fault() and __lock_page_retry().
4501  */
4502 static vm_fault_t __do_fault(struct vm_fault *vmf)
4503 {
4504         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4505         struct folio *folio;
4506         vm_fault_t ret;
4507
4508         /*
4509          * Preallocate pte before we take page_lock because this might lead to
4510          * deadlocks for memcg reclaim which waits for pages under writeback:
4511          *                              lock_page(A)
4512          *                              SetPageWriteback(A)
4513          *                              unlock_page(A)
4514          * lock_page(B)
4515          *                              lock_page(B)
4516          * pte_alloc_one
4517          *   shrink_page_list
4518          *     wait_on_page_writeback(A)
4519          *                              SetPageWriteback(B)
4520          *                              unlock_page(B)
4521          *                              # flush A, B to clear the writeback
4522          */
4523         if (pmd_none(*vmf->pmd) && !vmf->prealloc_pte) {
4524                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4525                 if (!vmf->prealloc_pte)
4526                         return VM_FAULT_OOM;
4527         }
4528
4529         ret = vma->vm_ops->fault(vmf);
4530         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY |
4531                             VM_FAULT_DONE_COW)))
4532                 return ret;
4533
4534         folio = page_folio(vmf->page);
4535         if (unlikely(PageHWPoison(vmf->page))) {
4536                 vm_fault_t poisonret = VM_FAULT_HWPOISON;
4537                 if (ret & VM_FAULT_LOCKED) {
4538                         if (page_mapped(vmf->page))
4539                                 unmap_mapping_folio(folio);
4540                         /* Retry if a clean folio was removed from the cache. */
4541                         if (mapping_evict_folio(folio->mapping, folio))
4542                                 poisonret = VM_FAULT_NOPAGE;
4543                         folio_unlock(folio);
4544                 }
4545                 folio_put(folio);
4546                 vmf->page = NULL;
4547                 return poisonret;
4548         }
4549
4550         if (unlikely(!(ret & VM_FAULT_LOCKED)))
4551                 folio_lock(folio);
4552         else
4553                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_test_locked(folio), vmf->page);
4554
4555         return ret;
4556 }
4557
4558 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4559 static void deposit_prealloc_pte(struct vm_fault *vmf)
4560 {
4561         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4562
4563         pgtable_trans_huge_deposit(vma->vm_mm, vmf->pmd, vmf->prealloc_pte);
4564         /*
4565          * We are going to consume the prealloc table,
4566          * count that as nr_ptes.
4567          */
4568         mm_inc_nr_ptes(vma->vm_mm);
4569         vmf->prealloc_pte = NULL;
4570 }
4571
4572 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4573 {
4574         struct folio *folio = page_folio(page);
4575         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4576         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4577         unsigned long haddr = vmf->address & HPAGE_PMD_MASK;
4578         pmd_t entry;
4579         vm_fault_t ret = VM_FAULT_FALLBACK;
4580
4581         if (!thp_vma_suitable_order(vma, haddr, PMD_ORDER))
4582                 return ret;
4583
4584         if (page != &folio->page || folio_order(folio) != HPAGE_PMD_ORDER)
4585                 return ret;
4586
4587         /*
4588          * Just backoff if any subpage of a THP is corrupted otherwise
4589          * the corrupted page may mapped by PMD silently to escape the
4590          * check.  This kind of THP just can be PTE mapped.  Access to
4591          * the corrupted subpage should trigger SIGBUS as expected.
4592          */
4593         if (unlikely(folio_test_has_hwpoisoned(folio)))
4594                 return ret;
4595
4596         /*
4597          * Archs like ppc64 need additional space to store information
4598          * related to pte entry. Use the preallocated table for that.
4599          */
4600         if (arch_needs_pgtable_deposit() && !vmf->prealloc_pte) {
4601                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vma->vm_mm);
4602                 if (!vmf->prealloc_pte)
4603                         return VM_FAULT_OOM;
4604         }
4605
4606         vmf->ptl = pmd_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd);
4607         if (unlikely(!pmd_none(*vmf->pmd)))
4608                 goto out;
4609
4610         flush_icache_pages(vma, page, HPAGE_PMD_NR);
4611
4612         entry = mk_huge_pmd(page, vma->vm_page_prot);
4613         if (write)
4614                 entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
4615
4616         add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio), HPAGE_PMD_NR);
4617         folio_add_file_rmap_pmd(folio, page, vma);
4618
4619         /*
4620          * deposit and withdraw with pmd lock held
4621          */
4622         if (arch_needs_pgtable_deposit())
4623                 deposit_prealloc_pte(vmf);
4624
4625         set_pmd_at(vma->vm_mm, haddr, vmf->pmd, entry);
4626
4627         update_mmu_cache_pmd(vma, haddr, vmf->pmd);
4628
4629         /* fault is handled */
4630         ret = 0;
4631         count_vm_event(THP_FILE_MAPPED);
4632 out:
4633         spin_unlock(vmf->ptl);
4634         return ret;
4635 }
4636 #else
4637 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page)
4638 {
4639         return VM_FAULT_FALLBACK;
4640 }
4641 #endif
4642
4643 /**
4644  * set_pte_range - Set a range of PTEs to point to pages in a folio.
4645  * @vmf: Fault decription.
4646  * @folio: The folio that contains @page.
4647  * @page: The first page to create a PTE for.
4648  * @nr: The number of PTEs to create.
4649  * @addr: The first address to create a PTE for.
4650  */
4651 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
4652                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr)
4653 {
4654         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4655         bool uffd_wp = vmf_orig_pte_uffd_wp(vmf);
4656         bool write = vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE;
4657         bool prefault = in_range(vmf->address, addr, nr * PAGE_SIZE);
4658         pte_t entry;
4659
4660         flush_icache_pages(vma, page, nr);
4661         entry = mk_pte(page, vma->vm_page_prot);
4662
4663         if (prefault && arch_wants_old_prefaulted_pte())
4664                 entry = pte_mkold(entry);
4665         else
4666                 entry = pte_sw_mkyoung(entry);
4667
4668         if (write)
4669                 entry = maybe_mkwrite(pte_mkdirty(entry), vma);
4670         if (unlikely(uffd_wp))
4671                 entry = pte_mkuffd_wp(entry);
4672         /* copy-on-write page */
4673         if (write && !(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4674                 add_mm_counter(vma->vm_mm, MM_ANONPAGES, nr);
4675                 VM_BUG_ON_FOLIO(nr != 1, folio);
4676                 folio_add_new_anon_rmap(folio, vma, addr);
4677                 folio_add_lru_vma(folio, vma);
4678         } else {
4679                 add_mm_counter(vma->vm_mm, mm_counter_file(folio), nr);
4680                 folio_add_file_rmap_ptes(folio, page, nr, vma);
4681         }
4682         set_ptes(vma->vm_mm, addr, vmf->pte, entry, nr);
4683
4684         /* no need to invalidate: a not-present page won't be cached */
4685         update_mmu_cache_range(vmf, vma, addr, vmf->pte, nr);
4686 }
4687
4688 static bool vmf_pte_changed(struct vm_fault *vmf)
4689 {
4690         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID)
4691                 return !pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte);
4692
4693         return !pte_none(ptep_get(vmf->pte));
4694 }
4695
4696 /**
4697  * finish_fault - finish page fault once we have prepared the page to fault
4698  *
4699  * @vmf: structure describing the fault
4700  *
4701  * This function handles all that is needed to finish a page fault once the
4702  * page to fault in is prepared. It handles locking of PTEs, inserts PTE for
4703  * given page, adds reverse page mapping, handles memcg charges and LRU
4704  * addition.
4705  *
4706  * The function expects the page to be locked and on success it consumes a
4707  * reference of a page being mapped (for the PTE which maps it).
4708  *
4709  * Return: %0 on success, %VM_FAULT_ code in case of error.
4710  */
4711 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf)
4712 {
4713         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4714         struct page *page;
4715         vm_fault_t ret;
4716
4717         /* Did we COW the page? */
4718         if ((vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))
4719                 page = vmf->cow_page;
4720         else
4721                 page = vmf->page;
4722
4723         /*
4724          * check even for read faults because we might have lost our CoWed
4725          * page
4726          */
4727         if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED)) {
4728                 ret = check_stable_address_space(vma->vm_mm);
4729                 if (ret)
4730                         return ret;
4731         }
4732
4733         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4734                 if (PageTransCompound(page)) {
4735                         ret = do_set_pmd(vmf, page);
4736                         if (ret != VM_FAULT_FALLBACK)
4737                                 return ret;
4738                 }
4739
4740                 if (vmf->prealloc_pte)
4741                         pmd_install(vma->vm_mm, vmf->pmd, &vmf->prealloc_pte);
4742                 else if (unlikely(pte_alloc(vma->vm_mm, vmf->pmd)))
4743                         return VM_FAULT_OOM;
4744         }
4745
4746         vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
4747                                       vmf->address, &vmf->ptl);
4748         if (!vmf->pte)
4749                 return VM_FAULT_NOPAGE;
4750
4751         /* Re-check under ptl */
4752         if (likely(!vmf_pte_changed(vmf))) {
4753                 struct folio *folio = page_folio(page);
4754
4755                 set_pte_range(vmf, folio, page, 1, vmf->address);
4756                 ret = 0;
4757         } else {
4758                 update_mmu_tlb(vma, vmf->address, vmf->pte);
4759                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
4760         }
4761
4762         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
4763         return ret;
4764 }
4765
4766 static unsigned long fault_around_pages __read_mostly =
4767         65536 >> PAGE_SHIFT;
4768
4769 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
4770 static int fault_around_bytes_get(void *data, u64 *val)
4771 {
4772         *val = fault_around_pages << PAGE_SHIFT;
4773         return 0;
4774 }
4775
4776 /*
4777  * fault_around_bytes must be rounded down to the nearest page order as it's
4778  * what do_fault_around() expects to see.
4779  */
4780 static int fault_around_bytes_set(void *data, u64 val)
4781 {
4782         if (val / PAGE_SIZE > PTRS_PER_PTE)
4783                 return -EINVAL;
4784
4785         /*
4786          * The minimum value is 1 page, however this results in no fault-around
4787          * at all. See should_fault_around().
4788          */
4789         val = max(val, PAGE_SIZE);
4790         fault_around_pages = rounddown_pow_of_two(val) >> PAGE_SHIFT;
4791
4792         return 0;
4793 }
4794 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(fault_around_bytes_fops,
4795                 fault_around_bytes_get, fault_around_bytes_set, "%llu\n");
4796
4797 static int __init fault_around_debugfs(void)
4798 {
4799         debugfs_create_file_unsafe("fault_around_bytes", 0644, NULL, NULL,
4800                                    &fault_around_bytes_fops);
4801         return 0;
4802 }
4803 late_initcall(fault_around_debugfs);
4804 #endif
4805
4806 /*
4807  * do_fault_around() tries to map few pages around the fault address. The hope
4808  * is that the pages will be needed soon and this will lower the number of
4809  * faults to handle.
4810  *
4811  * It uses vm_ops->map_pages() to map the pages, which skips the page if it's
4812  * not ready to be mapped: not up-to-date, locked, etc.
4813  *
4814  * This function doesn't cross VMA or page table boundaries, in order to call
4815  * map_pages() and acquire a PTE lock only once.
4816  *
4817  * fault_around_pages defines how many pages we'll try to map.
4818  * do_fault_around() expects it to be set to a power of two less than or equal
4819  * to PTRS_PER_PTE.
4820  *
4821  * The virtual address of the area that we map is naturally aligned to
4822  * fault_around_pages * PAGE_SIZE rounded down to the machine page size
4823  * (and therefore to page order).  This way it's easier to guarantee
4824  * that we don't cross page table boundaries.
4825  */
4826 static vm_fault_t do_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4827 {
4828         pgoff_t nr_pages = READ_ONCE(fault_around_pages);
4829         pgoff_t pte_off = pte_index(vmf->address);
4830         /* The page offset of vmf->address within the VMA. */
4831         pgoff_t vma_off = vmf->pgoff - vmf->vma->vm_pgoff;
4832         pgoff_t from_pte, to_pte;
4833         vm_fault_t ret;
4834
4835         /* The PTE offset of the start address, clamped to the VMA. */
4836         from_pte = max(ALIGN_DOWN(pte_off, nr_pages),
4837                        pte_off - min(pte_off, vma_off));
4838
4839         /* The PTE offset of the end address, clamped to the VMA and PTE. */
4840         to_pte = min3(from_pte + nr_pages, (pgoff_t)PTRS_PER_PTE,
4841                       pte_off + vma_pages(vmf->vma) - vma_off) - 1;
4842
4843         if (pmd_none(*vmf->pmd)) {
4844                 vmf->prealloc_pte = pte_alloc_one(vmf->vma->vm_mm);
4845                 if (!vmf->prealloc_pte)
4846                         return VM_FAULT_OOM;
4847         }
4848
4849         rcu_read_lock();
4850         ret = vmf->vma->vm_ops->map_pages(vmf,
4851                         vmf->pgoff + from_pte - pte_off,
4852                         vmf->pgoff + to_pte - pte_off);
4853         rcu_read_unlock();
4854
4855         return ret;
4856 }
4857
4858 /* Return true if we should do read fault-around, false otherwise */
4859 static inline bool should_fault_around(struct vm_fault *vmf)
4860 {
4861         /* No ->map_pages?  No way to fault around... */
4862         if (!vmf->vma->vm_ops->map_pages)
4863                 return false;
4864
4865         if (uffd_disable_fault_around(vmf->vma))
4866                 return false;
4867
4868         /* A single page implies no faulting 'around' at all. */
4869         return fault_around_pages > 1;
4870 }
4871
4872 static vm_fault_t do_read_fault(struct vm_fault *vmf)
4873 {
4874         vm_fault_t ret = 0;
4875         struct folio *folio;
4876
4877         /*
4878          * Let's call ->map_pages() first and use ->fault() as fallback
4879          * if page by the offset is not ready to be mapped (cold cache or
4880          * something).
4881          */
4882         if (should_fault_around(vmf)) {
4883                 ret = do_fault_around(vmf);
4884                 if (ret)
4885                         return ret;
4886         }
4887
4888         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4889         if (ret)
4890                 return ret;
4891
4892         ret = __do_fault(vmf);
4893         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4894                 return ret;
4895
4896         ret |= finish_fault(vmf);
4897         folio = page_folio(vmf->page);
4898         folio_unlock(folio);
4899         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4900                 folio_put(folio);
4901         return ret;
4902 }
4903
4904 static vm_fault_t do_cow_fault(struct vm_fault *vmf)
4905 {
4906         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4907         struct folio *folio;
4908         vm_fault_t ret;
4909
4910         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4911         if (!ret)
4912                 ret = vmf_anon_prepare(vmf);
4913         if (ret)
4914                 return ret;
4915
4916         folio = folio_prealloc(vma->vm_mm, vma, vmf->address, false);
4917         if (!folio)
4918                 return VM_FAULT_OOM;
4919
4920         vmf->cow_page = &folio->page;
4921
4922         ret = __do_fault(vmf);
4923         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4924                 goto uncharge_out;
4925         if (ret & VM_FAULT_DONE_COW)
4926                 return ret;
4927
4928         copy_user_highpage(vmf->cow_page, vmf->page, vmf->address, vma);
4929         __folio_mark_uptodate(folio);
4930
4931         ret |= finish_fault(vmf);
4932         unlock_page(vmf->page);
4933         put_page(vmf->page);
4934         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4935                 goto uncharge_out;
4936         return ret;
4937 uncharge_out:
4938         folio_put(folio);
4939         return ret;
4940 }
4941
4942 static vm_fault_t do_shared_fault(struct vm_fault *vmf)
4943 {
4944         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4945         vm_fault_t ret, tmp;
4946         struct folio *folio;
4947
4948         ret = vmf_can_call_fault(vmf);
4949         if (ret)
4950                 return ret;
4951
4952         ret = __do_fault(vmf);
4953         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE | VM_FAULT_RETRY)))
4954                 return ret;
4955
4956         folio = page_folio(vmf->page);
4957
4958         /*
4959          * Check if the backing address space wants to know that the page is
4960          * about to become writable
4961          */
4962         if (vma->vm_ops->page_mkwrite) {
4963                 folio_unlock(folio);
4964                 tmp = do_page_mkwrite(vmf, folio);
4965                 if (unlikely(!tmp ||
4966                                 (tmp & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE)))) {
4967                         folio_put(folio);
4968                         return tmp;
4969                 }
4970         }
4971
4972         ret |= finish_fault(vmf);
4973         if (unlikely(ret & (VM_FAULT_ERROR | VM_FAULT_NOPAGE |
4974                                         VM_FAULT_RETRY))) {
4975                 folio_unlock(folio);
4976                 folio_put(folio);
4977                 return ret;
4978         }
4979
4980         ret |= fault_dirty_shared_page(vmf);
4981         return ret;
4982 }
4983
4984 /*
4985  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes,
4986  * but allow concurrent faults).
4987  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
4988  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
4989  * If mmap_lock is released, vma may become invalid (for example
4990  * by other thread calling munmap()).
4991  */
4992 static vm_fault_t do_fault(struct vm_fault *vmf)
4993 {
4994         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
4995         struct mm_struct *vm_mm = vma->vm_mm;
4996         vm_fault_t ret;
4997
4998         /*
4999          * The VMA was not fully populated on mmap() or missing VM_DONTEXPAND
5000          */
5001         if (!vma->vm_ops->fault) {
5002                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5003                                                vmf->address, &vmf->ptl);
5004                 if (unlikely(!vmf->pte))
5005                         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
5006                 else {
5007                         /*
5008                          * Make sure this is not a temporary clearing of pte
5009                          * by holding ptl and checking again. A R/M/W update
5010                          * of pte involves: take ptl, clearing the pte so that
5011                          * we don't have concurrent modification by hardware
5012                          * followed by an update.
5013                          */
5014                         if (unlikely(pte_none(ptep_get(vmf->pte))))
5015                                 ret = VM_FAULT_SIGBUS;
5016                         else
5017                                 ret = VM_FAULT_NOPAGE;
5018
5019                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5020                 }
5021         } else if (!(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5022                 ret = do_read_fault(vmf);
5023         else if (!(vma->vm_flags & VM_SHARED))
5024                 ret = do_cow_fault(vmf);
5025         else
5026                 ret = do_shared_fault(vmf);
5027
5028         /* preallocated pagetable is unused: free it */
5029         if (vmf->prealloc_pte) {
5030                 pte_free(vm_mm, vmf->prealloc_pte);
5031                 vmf->prealloc_pte = NULL;
5032         }
5033         return ret;
5034 }
5035
5036 int numa_migrate_prep(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
5037                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags)
5038 {
5039         folio_get(folio);
5040
5041         /* Record the current PID acceesing VMA */
5042         vma_set_access_pid_bit(vma);
5043
5044         count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS);
5045         if (page_nid == numa_node_id()) {
5046                 count_vm_numa_event(NUMA_HINT_FAULTS_LOCAL);
5047                 *flags |= TNF_FAULT_LOCAL;
5048         }
5049
5050         return mpol_misplaced(folio, vma, addr);
5051 }
5052
5053 static vm_fault_t do_numa_page(struct vm_fault *vmf)
5054 {
5055         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5056         struct folio *folio = NULL;
5057         int nid = NUMA_NO_NODE;
5058         bool writable = false;
5059         int last_cpupid;
5060         int target_nid;
5061         pte_t pte, old_pte;
5062         int flags = 0;
5063
5064         /*
5065          * The pte cannot be used safely until we verify, while holding the page
5066          * table lock, that its contents have not changed during fault handling.
5067          */
5068         spin_lock(vmf->ptl);
5069         /* Read the live PTE from the page tables: */
5070         old_pte = ptep_get(vmf->pte);
5071
5072         if (unlikely(!pte_same(old_pte, vmf->orig_pte))) {
5073                 pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5074                 goto out;
5075         }
5076
5077         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5078
5079         /*
5080          * Detect now whether the PTE could be writable; this information
5081          * is only valid while holding the PT lock.
5082          */
5083         writable = pte_write(pte);
5084         if (!writable && vma_wants_manual_pte_write_upgrade(vma) &&
5085             can_change_pte_writable(vma, vmf->address, pte))
5086                 writable = true;
5087
5088         folio = vm_normal_folio(vma, vmf->address, pte);
5089         if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
5090                 goto out_map;
5091
5092         /* TODO: handle PTE-mapped THP */
5093         if (folio_test_large(folio))
5094                 goto out_map;
5095
5096         /*
5097          * Avoid grouping on RO pages in general. RO pages shouldn't hurt as
5098          * much anyway since they can be in shared cache state. This misses
5099          * the case where a mapping is writable but the process never writes
5100          * to it but pte_write gets cleared during protection updates and
5101          * pte_dirty has unpredictable behaviour between PTE scan updates,
5102          * background writeback, dirty balancing and application behaviour.
5103          */
5104         if (!writable)
5105                 flags |= TNF_NO_GROUP;
5106
5107         /*
5108          * Flag if the folio is shared between multiple address spaces. This
5109          * is later used when determining whether to group tasks together
5110          */
5111         if (folio_estimated_sharers(folio) > 1 && (vma->vm_flags & VM_SHARED))
5112                 flags |= TNF_SHARED;
5113
5114         nid = folio_nid(folio);
5115         /*
5116          * For memory tiering mode, cpupid of slow memory page is used
5117          * to record page access time.  So use default value.
5118          */
5119         if ((sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
5120             !node_is_toptier(nid))
5121                 last_cpupid = (-1 & LAST_CPUPID_MASK);
5122         else
5123                 last_cpupid = folio_last_cpupid(folio);
5124         target_nid = numa_migrate_prep(folio, vma, vmf->address, nid, &flags);
5125         if (target_nid == NUMA_NO_NODE) {
5126                 folio_put(folio);
5127                 goto out_map;
5128         }
5129         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5130         writable = false;
5131
5132         /* Migrate to the requested node */
5133         if (migrate_misplaced_folio(folio, vma, target_nid)) {
5134                 nid = target_nid;
5135                 flags |= TNF_MIGRATED;
5136         } else {
5137                 flags |= TNF_MIGRATE_FAIL;
5138                 vmf->pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, vmf->pmd,
5139                                                vmf->address, &vmf->ptl);
5140                 if (unlikely(!vmf->pte))
5141                         goto out;
5142                 if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), vmf->orig_pte))) {
5143                         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5144                         goto out;
5145                 }
5146                 goto out_map;
5147         }
5148
5149 out:
5150         if (nid != NUMA_NO_NODE)
5151                 task_numa_fault(last_cpupid, nid, 1, flags);
5152         return 0;
5153 out_map:
5154         /*
5155          * Make it present again, depending on how arch implements
5156          * non-accessible ptes, some can allow access by kernel mode.
5157          */
5158         old_pte = ptep_modify_prot_start(vma, vmf->address, vmf->pte);
5159         pte = pte_modify(old_pte, vma->vm_page_prot);
5160         pte = pte_mkyoung(pte);
5161         if (writable)
5162                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
5163         ptep_modify_prot_commit(vma, vmf->address, vmf->pte, old_pte, pte);
5164         update_mmu_cache_range(vmf, vma, vmf->address, vmf->pte, 1);
5165         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5166         goto out;
5167 }
5168
5169 static inline vm_fault_t create_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5170 {
5171         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5172         if (vma_is_anonymous(vma))
5173                 return do_huge_pmd_anonymous_page(vmf);
5174         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5175                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5176         return VM_FAULT_FALLBACK;
5177 }
5178
5179 /* `inline' is required to avoid gcc 4.1.2 build error */
5180 static inline vm_fault_t wp_huge_pmd(struct vm_fault *vmf)
5181 {
5182         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5183         const bool unshare = vmf->flags & FAULT_FLAG_UNSHARE;
5184         vm_fault_t ret;
5185
5186         if (vma_is_anonymous(vma)) {
5187                 if (likely(!unshare) &&
5188                     userfaultfd_huge_pmd_wp(vma, vmf->orig_pmd)) {
5189                         if (userfaultfd_wp_async(vmf->vma))
5190                                 goto split;
5191                         return handle_userfault(vmf, VM_UFFD_WP);
5192                 }
5193                 return do_huge_pmd_wp_page(vmf);
5194         }
5195
5196         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5197                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5198                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PMD_ORDER);
5199                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5200                                 return ret;
5201                 }
5202         }
5203
5204 split:
5205         /* COW or write-notify handled on pte level: split pmd. */
5206         __split_huge_pmd(vma, vmf->pmd, vmf->address, false, NULL);
5207
5208         return VM_FAULT_FALLBACK;
5209 }
5210
5211 static vm_fault_t create_huge_pud(struct vm_fault *vmf)
5212 {
5213 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5214         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5215         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5216         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5217         if (vma_is_anonymous(vma))
5218                 return VM_FAULT_FALLBACK;
5219         if (vma->vm_ops->huge_fault)
5220                 return vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5221 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
5222         return VM_FAULT_FALLBACK;
5223 }
5224
5225 static vm_fault_t wp_huge_pud(struct vm_fault *vmf, pud_t orig_pud)
5226 {
5227 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) &&                     \
5228         defined(CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD)
5229         struct vm_area_struct *vma = vmf->vma;
5230         vm_fault_t ret;
5231
5232         /* No support for anonymous transparent PUD pages yet */
5233         if (vma_is_anonymous(vma))
5234                 goto split;
5235         if (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) {
5236                 if (vma->vm_ops->huge_fault) {
5237                         ret = vma->vm_ops->huge_fault(vmf, PUD_ORDER);
5238                         if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5239                                 return ret;
5240                 }
5241         }
5242 split:
5243         /* COW or write-notify not handled on PUD level: split pud.*/
5244         __split_huge_pud(vma, vmf->pud, vmf->address);
5245 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE && CONFIG_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE_PUD */
5246         return VM_FAULT_FALLBACK;
5247 }
5248
5249 /*
5250  * These routines also need to handle stuff like marking pages dirty
5251  * and/or accessed for architectures that don't do it in hardware (most
5252  * RISC architectures).  The early dirtying is also good on the i386.
5253  *
5254  * There is also a hook called "update_mmu_cache()" that architectures
5255  * with external mmu caches can use to update those (ie the Sparc or
5256  * PowerPC hashed page tables that act as extended TLBs).
5257  *
5258  * We enter with non-exclusive mmap_lock (to exclude vma changes, but allow
5259  * concurrent faults).
5260  *
5261  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our return value.
5262  * See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5263  */
5264 static vm_fault_t handle_pte_fault(struct vm_fault *vmf)
5265 {
5266         pte_t entry;
5267
5268         if (unlikely(pmd_none(*vmf->pmd))) {
5269                 /*
5270                  * Leave __pte_alloc() until later: because vm_ops->fault may
5271                  * want to allocate huge page, and if we expose page table
5272                  * for an instant, it will be difficult to retract from
5273                  * concurrent faults and from rmap lookups.
5274                  */
5275                 vmf->pte = NULL;
5276                 vmf->flags &= ~FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5277         } else {
5278                 /*
5279                  * A regular pmd is established and it can't morph into a huge
5280                  * pmd by anon khugepaged, since that takes mmap_lock in write
5281                  * mode; but shmem or file collapse to THP could still morph
5282                  * it into a huge pmd: just retry later if so.
5283                  */
5284                 vmf->pte = pte_offset_map_nolock(vmf->vma->vm_mm, vmf->pmd,
5285                                                  vmf->address, &vmf->ptl);
5286                 if (unlikely(!vmf->pte))
5287                         return 0;
5288                 vmf->orig_pte = ptep_get_lockless(vmf->pte);
5289                 vmf->flags |= FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID;
5290
5291                 if (pte_none(vmf->orig_pte)) {
5292                         pte_unmap(vmf->pte);
5293                         vmf->pte = NULL;
5294                 }
5295         }
5296
5297         if (!vmf->pte)
5298                 return do_pte_missing(vmf);
5299
5300         if (!pte_present(vmf->orig_pte))
5301                 return do_swap_page(vmf);
5302
5303         if (pte_protnone(vmf->orig_pte) && vma_is_accessible(vmf->vma))
5304                 return do_numa_page(vmf);
5305
5306         spin_lock(vmf->ptl);
5307         entry = vmf->orig_pte;
5308         if (unlikely(!pte_same(ptep_get(vmf->pte), entry))) {
5309                 update_mmu_tlb(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte);
5310                 goto unlock;
5311         }
5312         if (vmf->flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5313                 if (!pte_write(entry))
5314                         return do_wp_page(vmf);
5315                 else if (likely(vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5316                         entry = pte_mkdirty(entry);
5317         }
5318         entry = pte_mkyoung(entry);
5319         if (ptep_set_access_flags(vmf->vma, vmf->address, vmf->pte, entry,
5320                                 vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)) {
5321                 update_mmu_cache_range(vmf, vmf->vma, vmf->address,
5322                                 vmf->pte, 1);
5323         } else {
5324                 /* Skip spurious TLB flush for retried page fault */
5325                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_TRIED)
5326                         goto unlock;
5327                 /*
5328                  * This is needed only for protection faults but the arch code
5329                  * is not yet telling us if this is a protection fault or not.
5330                  * This still avoids useless tlb flushes for .text page faults
5331                  * with threads.
5332                  */
5333                 if (vmf->flags & FAULT_FLAG_WRITE)
5334                         flush_tlb_fix_spurious_fault(vmf->vma, vmf->address,
5335                                                      vmf->pte);
5336         }
5337 unlock:
5338         pte_unmap_unlock(vmf->pte, vmf->ptl);
5339         return 0;
5340 }
5341
5342 /*
5343  * On entry, we hold either the VMA lock or the mmap_lock
5344  * (FAULT_FLAG_VMA_LOCK tells you which).  If VM_FAULT_RETRY is set in
5345  * the result, the mmap_lock is not held on exit.  See filemap_fault()
5346  * and __folio_lock_or_retry().
5347  */
5348 static vm_fault_t __handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
5349                 unsigned long address, unsigned int flags)
5350 {
5351         struct vm_fault vmf = {
5352                 .vma = vma,
5353                 .address = address & PAGE_MASK,
5354                 .real_address = address,
5355                 .flags = flags,
5356                 .pgoff = linear_page_index(vma, address),
5357                 .gfp_mask = __get_fault_gfp_mask(vma),
5358         };
5359         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5360         unsigned long vm_flags = vma->vm_flags;
5361         pgd_t *pgd;
5362         p4d_t *p4d;
5363         vm_fault_t ret;
5364
5365         pgd = pgd_offset(mm, address);
5366         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, address);
5367         if (!p4d)
5368                 return VM_FAULT_OOM;
5369
5370         vmf.pud = pud_alloc(mm, p4d, address);
5371         if (!vmf.pud)
5372                 return VM_FAULT_OOM;
5373 retry_pud:
5374         if (pud_none(*vmf.pud) &&
5375             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags, false, true, true, PUD_ORDER)) {
5376                 ret = create_huge_pud(&vmf);
5377                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5378                         return ret;
5379         } else {
5380                 pud_t orig_pud = *vmf.pud;
5381
5382                 barrier();
5383                 if (pud_trans_huge(orig_pud) || pud_devmap(orig_pud)) {
5384
5385                         /*
5386                          * TODO once we support anonymous PUDs: NUMA case and
5387                          * FAULT_FLAG_UNSHARE handling.
5388                          */
5389                         if ((flags & FAULT_FLAG_WRITE) && !pud_write(orig_pud)) {
5390                                 ret = wp_huge_pud(&vmf, orig_pud);
5391                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5392                                         return ret;
5393                         } else {
5394                                 huge_pud_set_accessed(&vmf, orig_pud);
5395                                 return 0;
5396                         }
5397                 }
5398         }
5399
5400         vmf.pmd = pmd_alloc(mm, vmf.pud, address);
5401         if (!vmf.pmd)
5402                 return VM_FAULT_OOM;
5403
5404         /* Huge pud page fault raced with pmd_alloc? */
5405         if (pud_trans_unstable(vmf.pud))
5406                 goto retry_pud;
5407
5408         if (pmd_none(*vmf.pmd) &&
5409             thp_vma_allowable_order(vma, vm_flags, false, true, true, PMD_ORDER)) {
5410                 ret = create_huge_pmd(&vmf);
5411                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5412                         return ret;
5413         } else {
5414                 vmf.orig_pmd = pmdp_get_lockless(vmf.pmd);
5415
5416                 if (unlikely(is_swap_pmd(vmf.orig_pmd))) {
5417                         VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5418                                           !is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd));
5419                         if (is_pmd_migration_entry(vmf.orig_pmd))
5420                                 pmd_migration_entry_wait(mm, vmf.pmd);
5421                         return 0;
5422                 }
5423                 if (pmd_trans_huge(vmf.orig_pmd) || pmd_devmap(vmf.orig_pmd)) {
5424                         if (pmd_protnone(vmf.orig_pmd) && vma_is_accessible(vma))
5425                                 return do_huge_pmd_numa_page(&vmf);
5426
5427                         if ((flags & (FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE)) &&
5428                             !pmd_write(vmf.orig_pmd)) {
5429                                 ret = wp_huge_pmd(&vmf);
5430                                 if (!(ret & VM_FAULT_FALLBACK))
5431                                         return ret;
5432                         } else {
5433                                 huge_pmd_set_accessed(&vmf);
5434                                 return 0;
5435                         }
5436                 }
5437         }
5438
5439         return handle_pte_fault(&vmf);
5440 }
5441
5442 /**
5443  * mm_account_fault - Do page fault accounting
5444  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
5445  * @regs: the pt_regs struct pointer.  When set to NULL, will skip accounting
5446  *        of perf event counters, but we'll still do the per-task accounting to
5447  *        the task who triggered this page fault.
5448  * @address: the faulted address.
5449  * @flags: the fault flags.
5450  * @ret: the fault retcode.
5451  *
5452  * This will take care of most of the page fault accounting.  Meanwhile, it
5453  * will also include the PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_[MAJ|MIN] perf counter
5454  * updates.  However, note that the handling of PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS should
5455  * still be in per-arch page fault handlers at the entry of page fault.
5456  */
5457 static inline void mm_account_fault(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs,
5458                                     unsigned long address, unsigned int flags,
5459                                     vm_fault_t ret)
5460 {
5461         bool major;
5462
5463         /* Incomplete faults will be accounted upon completion. */
5464         if (ret & VM_FAULT_RETRY)
5465                 return;
5466
5467         /*
5468          * To preserve the behavior of older kernels, PGFAULT counters record
5469          * both successful and failed faults, as opposed to perf counters,
5470          * which ignore failed cases.
5471          */
5472         count_vm_event(PGFAULT);
5473         count_memcg_event_mm(mm, PGFAULT);
5474
5475         /*
5476          * Do not account for unsuccessful faults (e.g. when the address wasn't
5477          * valid).  That includes arch_vma_access_permitted() failing before
5478          * reaching here. So this is not a "this many hardware page faults"
5479          * counter.  We should use the hw profiling for that.
5480          */
5481         if (ret & VM_FAULT_ERROR)
5482                 return;
5483
5484         /*
5485          * We define the fault as a major fault when the final successful fault
5486          * is VM_FAULT_MAJOR, or if it retried (which implies that we couldn't
5487          * handle it immediately previously).
5488          */
5489         major = (ret & VM_FAULT_MAJOR) || (flags & FAULT_FLAG_TRIED);
5490
5491         if (major)
5492                 current->maj_flt++;
5493         else
5494                 current->min_flt++;
5495
5496         /*
5497          * If the fault is done for GUP, regs will be NULL.  We only do the
5498          * accounting for the per thread fault counters who triggered the
5499          * fault, and we skip the perf event updates.
5500          */
5501         if (!regs)
5502                 return;
5503
5504         if (major)
5505                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, regs, address);
5506         else
5507                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, regs, address);
5508 }
5509
5510 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
5511 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5512 {
5513         /* the LRU algorithm only applies to accesses with recency */
5514         current->in_lru_fault = vma_has_recency(vma);
5515 }
5516
5517 static void lru_gen_exit_fault(void)
5518 {
5519         current->in_lru_fault = false;
5520 }
5521 #else
5522 static void lru_gen_enter_fault(struct vm_area_struct *vma)
5523 {
5524 }
5525
5526 static void lru_gen_exit_fault(void)
5527 {
5528 }
5529 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5530
5531 static vm_fault_t sanitize_fault_flags(struct vm_area_struct *vma,
5532                                        unsigned int *flags)
5533 {
5534         if (unlikely(*flags & FAULT_FLAG_UNSHARE)) {
5535                 if (WARN_ON_ONCE(*flags & FAULT_FLAG_WRITE))
5536                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5537                 /*
5538                  * FAULT_FLAG_UNSHARE only applies to COW mappings. Let's
5539                  * just treat it like an ordinary read-fault otherwise.
5540                  */
5541                 if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
5542                         *flags &= ~FAULT_FLAG_UNSHARE;
5543         } else if (*flags & FAULT_FLAG_WRITE) {
5544                 /* Write faults on read-only mappings are impossible ... */
5545                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_MAYWRITE)))
5546                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5547                 /* ... and FOLL_FORCE only applies to COW mappings. */
5548                 if (WARN_ON_ONCE(!(vma->vm_flags & VM_WRITE) &&
5549                                  !is_cow_mapping(vma->vm_flags)))
5550                         return VM_FAULT_SIGSEGV;
5551         }
5552 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5553         /*
5554          * Per-VMA locks can't be used with FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT because of
5555          * the assumption that lock is dropped on VM_FAULT_RETRY.
5556          */
5557         if (WARN_ON_ONCE((*flags &
5558                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) ==
5559                         (FAULT_FLAG_VMA_LOCK | FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)))
5560                 return VM_FAULT_SIGSEGV;
5561 #endif
5562
5563         return 0;
5564 }
5565
5566 /*
5567  * By the time we get here, we already hold the mm semaphore
5568  *
5569  * The mmap_lock may have been released depending on flags and our
5570  * return value.  See filemap_fault() and __folio_lock_or_retry().
5571  */
5572 vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5573                            unsigned int flags, struct pt_regs *regs)
5574 {
5575         /* If the fault handler drops the mmap_lock, vma may be freed */
5576         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
5577         vm_fault_t ret;
5578
5579         __set_current_state(TASK_RUNNING);
5580
5581         ret = sanitize_fault_flags(vma, &flags);
5582         if (ret)
5583                 goto out;
5584
5585         if (!arch_vma_access_permitted(vma, flags & FAULT_FLAG_WRITE,
5586                                             flags & FAULT_FLAG_INSTRUCTION,
5587                                             flags & FAULT_FLAG_REMOTE)) {
5588                 ret = VM_FAULT_SIGSEGV;
5589                 goto out;
5590         }
5591
5592         /*
5593          * Enable the memcg OOM handling for faults triggered in user
5594          * space.  Kernel faults are handled more gracefully.
5595          */
5596         if (flags & FAULT_FLAG_USER)
5597                 mem_cgroup_enter_user_fault();
5598
5599         lru_gen_enter_fault(vma);
5600
5601         if (unlikely(is_vm_hugetlb_page(vma)))
5602                 ret = hugetlb_fault(vma->vm_mm, vma, address, flags);
5603         else
5604                 ret = __handle_mm_fault(vma, address, flags);
5605
5606         lru_gen_exit_fault();
5607
5608         if (flags & FAULT_FLAG_USER) {
5609                 mem_cgroup_exit_user_fault();
5610                 /*
5611                  * The task may have entered a memcg OOM situation but
5612                  * if the allocation error was handled gracefully (no
5613                  * VM_FAULT_OOM), there is no need to kill anything.
5614                  * Just clean up the OOM state peacefully.
5615                  */
5616                 if (task_in_memcg_oom(current) && !(ret & VM_FAULT_OOM))
5617                         mem_cgroup_oom_synchronize(false);
5618         }
5619 out:
5620         mm_account_fault(mm, regs, address, flags, ret);
5621
5622         return ret;
5623 }
5624 EXPORT_SYMBOL_GPL(handle_mm_fault);
5625
5626 #ifdef CONFIG_LOCK_MM_AND_FIND_VMA
5627 #include <linux/extable.h>
5628
5629 static inline bool get_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5630 {
5631         if (likely(mmap_read_trylock(mm)))
5632                 return true;
5633
5634         if (regs && !user_mode(regs)) {
5635                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5636                 if (!search_exception_tables(ip))
5637                         return false;
5638         }
5639
5640         return !mmap_read_lock_killable(mm);
5641 }
5642
5643 static inline bool mmap_upgrade_trylock(struct mm_struct *mm)
5644 {
5645         /*
5646          * We don't have this operation yet.
5647          *
5648          * It should be easy enough to do: it's basically a
5649          *    atomic_long_try_cmpxchg_acquire()
5650          * from RWSEM_READER_BIAS -> RWSEM_WRITER_LOCKED, but
5651          * it also needs the proper lockdep magic etc.
5652          */
5653         return false;
5654 }
5655
5656 static inline bool upgrade_mmap_lock_carefully(struct mm_struct *mm, struct pt_regs *regs)
5657 {
5658         mmap_read_unlock(mm);
5659         if (regs && !user_mode(regs)) {
5660                 unsigned long ip = exception_ip(regs);
5661                 if (!search_exception_tables(ip))
5662                         return false;
5663         }
5664         return !mmap_write_lock_killable(mm);
5665 }
5666
5667 /*
5668  * Helper for page fault handling.
5669  *
5670  * This is kind of equivalend to "mmap_read_lock()" followed
5671  * by "find_extend_vma()", except it's a lot more careful about
5672  * the locking (and will drop the lock on failure).
5673  *
5674  * For example, if we have a kernel bug that causes a page
5675  * fault, we don't want to just use mmap_read_lock() to get
5676  * the mm lock, because that would deadlock if the bug were
5677  * to happen while we're holding the mm lock for writing.
5678  *
5679  * So this checks the exception tables on kernel faults in
5680  * order to only do this all for instructions that are actually
5681  * expected to fault.
5682  *
5683  * We can also actually take the mm lock for writing if we
5684  * need to extend the vma, which helps the VM layer a lot.
5685  */
5686 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
5687                         unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
5688 {
5689         struct vm_area_struct *vma;
5690
5691         if (!get_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5692                 return NULL;
5693
5694         vma = find_vma(mm, addr);
5695         if (likely(vma && (vma->vm_start <= addr)))
5696                 return vma;
5697
5698         /*
5699          * Well, dang. We might still be successful, but only
5700          * if we can extend a vma to do so.
5701          */
5702         if (!vma || !(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)) {
5703                 mmap_read_unlock(mm);
5704                 return NULL;
5705         }
5706
5707         /*
5708          * We can try to upgrade the mmap lock atomically,
5709          * in which case we can continue to use the vma
5710          * we already looked up.
5711          *
5712          * Otherwise we'll have to drop the mmap lock and
5713          * re-take it, and also look up the vma again,
5714          * re-checking it.
5715          */
5716         if (!mmap_upgrade_trylock(mm)) {
5717                 if (!upgrade_mmap_lock_carefully(mm, regs))
5718                         return NULL;
5719
5720                 vma = find_vma(mm, addr);
5721                 if (!vma)
5722                         goto fail;
5723                 if (vma->vm_start <= addr)
5724                         goto success;
5725                 if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
5726                         goto fail;
5727         }
5728
5729         if (expand_stack_locked(vma, addr))
5730                 goto fail;
5731
5732 success:
5733         mmap_write_downgrade(mm);
5734         return vma;
5735
5736 fail:
5737         mmap_write_unlock(mm);
5738         return NULL;
5739 }
5740 #endif
5741
5742 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
5743 /*
5744  * Lookup and lock a VMA under RCU protection. Returned VMA is guaranteed to be
5745  * stable and not isolated. If the VMA is not found or is being modified the
5746  * function returns NULL.
5747  */
5748 struct vm_area_struct *lock_vma_under_rcu(struct mm_struct *mm,
5749                                           unsigned long address)
5750 {
5751         MA_STATE(mas, &mm->mm_mt, address, address);
5752         struct vm_area_struct *vma;
5753
5754         rcu_read_lock();
5755 retry:
5756         vma = mas_walk(&mas);
5757         if (!vma)
5758                 goto inval;
5759
5760         if (!vma_start_read(vma))
5761                 goto inval;
5762
5763         /*
5764          * find_mergeable_anon_vma uses adjacent vmas which are not locked.
5765          * This check must happen after vma_start_read(); otherwise, a
5766          * concurrent mremap() with MREMAP_DONTUNMAP could dissociate the VMA
5767          * from its anon_vma.
5768          */
5769         if (unlikely(vma_is_anonymous(vma) && !vma->anon_vma))
5770                 goto inval_end_read;
5771
5772         /* Check since vm_start/vm_end might change before we lock the VMA */
5773         if (unlikely(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end))
5774                 goto inval_end_read;
5775
5776         /* Check if the VMA got isolated after we found it */
5777         if (vma->detached) {
5778                 vma_end_read(vma);
5779                 count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_MISS);
5780                 /* The area was replaced with another one */
5781                 goto retry;
5782         }
5783
5784         rcu_read_unlock();
5785         return vma;
5786
5787 inval_end_read:
5788         vma_end_read(vma);
5789 inval:
5790         rcu_read_unlock();
5791         count_vm_vma_lock_event(VMA_LOCK_ABORT);
5792         return NULL;
5793 }
5794 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
5795
5796 #ifndef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
5797 /*
5798  * Allocate p4d page table.
5799  * We've already handled the fast-path in-line.
5800  */
5801 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
5802 {
5803         p4d_t *new = p4d_alloc_one(mm, address);
5804         if (!new)
5805                 return -ENOMEM;
5806
5807         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5808         if (pgd_present(*pgd)) {        /* Another has populated it */
5809                 p4d_free(mm, new);
5810         } else {
5811                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5812                 pgd_populate(mm, pgd, new);
5813         }
5814         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5815         return 0;
5816 }
5817 #endif /* __PAGETABLE_P4D_FOLDED */
5818
5819 #ifndef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
5820 /*
5821  * Allocate page upper directory.
5822  * We've already handled the fast-path in-line.
5823  */
5824 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address)
5825 {
5826         pud_t *new = pud_alloc_one(mm, address);
5827         if (!new)
5828                 return -ENOMEM;
5829
5830         spin_lock(&mm->page_table_lock);
5831         if (!p4d_present(*p4d)) {
5832                 mm_inc_nr_puds(mm);
5833                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5834                 p4d_populate(mm, p4d, new);
5835         } else  /* Another has populated it */
5836                 pud_free(mm, new);
5837         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
5838         return 0;
5839 }
5840 #endif /* __PAGETABLE_PUD_FOLDED */
5841
5842 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
5843 /*
5844  * Allocate page middle directory.
5845  * We've already handled the fast-path in-line.
5846  */
5847 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
5848 {
5849         spinlock_t *ptl;
5850         pmd_t *new = pmd_alloc_one(mm, address);
5851         if (!new)
5852                 return -ENOMEM;
5853
5854         ptl = pud_lock(mm, pud);
5855         if (!pud_present(*pud)) {
5856                 mm_inc_nr_pmds(mm);
5857                 smp_wmb(); /* See comment in pmd_install() */
5858                 pud_populate(mm, pud, new);
5859         } else {        /* Another has populated it */
5860                 pmd_free(mm, new);
5861         }
5862         spin_unlock(ptl);
5863         return 0;
5864 }
5865 #endif /* __PAGETABLE_PMD_FOLDED */
5866
5867 /**
5868  * follow_pte - look up PTE at a user virtual address
5869  * @mm: the mm_struct of the target address space
5870  * @address: user virtual address
5871  * @ptepp: location to store found PTE
5872  * @ptlp: location to store the lock for the PTE
5873  *
5874  * On a successful return, the pointer to the PTE is stored in @ptepp;
5875  * the corresponding lock is taken and its location is stored in @ptlp.
5876  * The contents of the PTE are only stable until @ptlp is released;
5877  * any further use, if any, must be protected against invalidation
5878  * with MMU notifiers.
5879  *
5880  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.  The mmap semaphore
5881  * should be taken for read.
5882  *
5883  * KVM uses this function.  While it is arguably less bad than ``follow_pfn``,
5884  * it is not a good general-purpose API.
5885  *
5886  * Return: zero on success, -ve otherwise.
5887  */
5888 int follow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
5889                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp)
5890 {
5891         pgd_t *pgd;
5892         p4d_t *p4d;
5893         pud_t *pud;
5894         pmd_t *pmd;
5895         pte_t *ptep;
5896
5897         pgd = pgd_offset(mm, address);
5898         if (pgd_none(*pgd) || unlikely(pgd_bad(*pgd)))
5899                 goto out;
5900
5901         p4d = p4d_offset(pgd, address);
5902         if (p4d_none(*p4d) || unlikely(p4d_bad(*p4d)))
5903                 goto out;
5904
5905         pud = pud_offset(p4d, address);
5906         if (pud_none(*pud) || unlikely(pud_bad(*pud)))
5907                 goto out;
5908
5909         pmd = pmd_offset(pud, address);
5910         VM_BUG_ON(pmd_trans_huge(*pmd));
5911
5912         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp);
5913         if (!ptep)
5914                 goto out;
5915         if (!pte_present(ptep_get(ptep)))
5916                 goto unlock;
5917         *ptepp = ptep;
5918         return 0;
5919 unlock:
5920         pte_unmap_unlock(ptep, *ptlp);
5921 out:
5922         return -EINVAL;
5923 }
5924 EXPORT_SYMBOL_GPL(follow_pte);
5925
5926 /**
5927  * follow_pfn - look up PFN at a user virtual address
5928  * @vma: memory mapping
5929  * @address: user virtual address
5930  * @pfn: location to store found PFN
5931  *
5932  * Only IO mappings and raw PFN mappings are allowed.
5933  *
5934  * This function does not allow the caller to read the permissions
5935  * of the PTE.  Do not use it.
5936  *
5937  * Return: zero and the pfn at @pfn on success, -ve otherwise.
5938  */
5939 int follow_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
5940         unsigned long *pfn)
5941 {
5942         int ret = -EINVAL;
5943         spinlock_t *ptl;
5944         pte_t *ptep;
5945
5946         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5947                 return ret;
5948
5949         ret = follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl);
5950         if (ret)
5951                 return ret;
5952         *pfn = pte_pfn(ptep_get(ptep));
5953         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5954         return 0;
5955 }
5956 EXPORT_SYMBOL(follow_pfn);
5957
5958 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
5959 int follow_phys(struct vm_area_struct *vma,
5960                 unsigned long address, unsigned int flags,
5961                 unsigned long *prot, resource_size_t *phys)
5962 {
5963         int ret = -EINVAL;
5964         pte_t *ptep, pte;
5965         spinlock_t *ptl;
5966
5967         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
5968                 goto out;
5969
5970         if (follow_pte(vma->vm_mm, address, &ptep, &ptl))
5971                 goto out;
5972         pte = ptep_get(ptep);
5973
5974         if ((flags & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
5975                 goto unlock;
5976
5977         *prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
5978         *phys = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
5979
5980         ret = 0;
5981 unlock:
5982         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
5983 out:
5984         return ret;
5985 }
5986
5987 /**
5988  * generic_access_phys - generic implementation for iomem mmap access
5989  * @vma: the vma to access
5990  * @addr: userspace address, not relative offset within @vma
5991  * @buf: buffer to read/write
5992  * @len: length of transfer
5993  * @write: set to FOLL_WRITE when writing, otherwise reading
5994  *
5995  * This is a generic implementation for &vm_operations_struct.access for an
5996  * iomem mapping. This callback is used by access_process_vm() when the @vma is
5997  * not page based.
5998  */
5999 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
6000                         void *buf, int len, int write)
6001 {
6002         resource_size_t phys_addr;
6003         unsigned long prot = 0;
6004         void __iomem *maddr;
6005         pte_t *ptep, pte;
6006         spinlock_t *ptl;
6007         int offset = offset_in_page(addr);
6008         int ret = -EINVAL;
6009
6010         if (!(vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
6011                 return -EINVAL;
6012
6013 retry:
6014         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
6015                 return -EINVAL;
6016         pte = ptep_get(ptep);
6017         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6018
6019         prot = pgprot_val(pte_pgprot(pte));
6020         phys_addr = (resource_size_t)pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
6021
6022         if ((write & FOLL_WRITE) && !pte_write(pte))
6023                 return -EINVAL;
6024
6025         maddr = ioremap_prot(phys_addr, PAGE_ALIGN(len + offset), prot);
6026         if (!maddr)
6027                 return -ENOMEM;
6028
6029         if (follow_pte(vma->vm_mm, addr, &ptep, &ptl))
6030                 goto out_unmap;
6031
6032         if (!pte_same(pte, ptep_get(ptep))) {
6033                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6034                 iounmap(maddr);
6035
6036                 goto retry;
6037         }
6038
6039         if (write)
6040                 memcpy_toio(maddr + offset, buf, len);
6041         else
6042                 memcpy_fromio(buf, maddr + offset, len);
6043         ret = len;
6044         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
6045 out_unmap:
6046         iounmap(maddr);
6047
6048         return ret;
6049 }
6050 EXPORT_SYMBOL_GPL(generic_access_phys);
6051 #endif
6052
6053 /*
6054  * Access another process' address space as given in mm.
6055  */
6056 static int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
6057                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6058 {
6059         void *old_buf = buf;
6060         int write = gup_flags & FOLL_WRITE;
6061
6062         if (mmap_read_lock_killable(mm))
6063                 return 0;
6064
6065         /* Untag the address before looking up the VMA */
6066         addr = untagged_addr_remote(mm, addr);
6067
6068         /* Avoid triggering the temporary warning in __get_user_pages */
6069         if (!vma_lookup(mm, addr) && !expand_stack(mm, addr))
6070                 return 0;
6071
6072         /* ignore errors, just check how much was successfully transferred */
6073         while (len) {
6074                 int bytes, offset;
6075                 void *maddr;
6076                 struct vm_area_struct *vma = NULL;
6077                 struct page *page = get_user_page_vma_remote(mm, addr,
6078                                                              gup_flags, &vma);
6079
6080                 if (IS_ERR(page)) {
6081                         /* We might need to expand the stack to access it */
6082                         vma = vma_lookup(mm, addr);
6083                         if (!vma) {
6084                                 vma = expand_stack(mm, addr);
6085
6086                                 /* mmap_lock was dropped on failure */
6087                                 if (!vma)
6088                                         return buf - old_buf;
6089
6090                                 /* Try again if stack expansion worked */
6091                                 continue;
6092                         }
6093
6094                         /*
6095                          * Check if this is a VM_IO | VM_PFNMAP VMA, which
6096                          * we can access using slightly different code.
6097                          */
6098                         bytes = 0;
6099 #ifdef CONFIG_HAVE_IOREMAP_PROT
6100                         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->access)
6101                                 bytes = vma->vm_ops->access(vma, addr, buf,
6102                                                             len, write);
6103 #endif
6104                         if (bytes <= 0)
6105                                 break;
6106                 } else {
6107                         bytes = len;
6108                         offset = addr & (PAGE_SIZE-1);
6109                         if (bytes > PAGE_SIZE-offset)
6110                                 bytes = PAGE_SIZE-offset;
6111
6112                         maddr = kmap_local_page(page);
6113                         if (write) {
6114                                 copy_to_user_page(vma, page, addr,
6115                                                   maddr + offset, buf, bytes);
6116                                 set_page_dirty_lock(page);
6117                         } else {
6118                                 copy_from_user_page(vma, page, addr,
6119                                                     buf, maddr + offset, bytes);
6120                         }
6121                         unmap_and_put_page(page, maddr);
6122                 }
6123                 len -= bytes;
6124                 buf += bytes;
6125                 addr += bytes;
6126         }
6127         mmap_read_unlock(mm);
6128
6129         return buf - old_buf;
6130 }
6131
6132 /**
6133  * access_remote_vm - access another process' address space
6134  * @mm:         the mm_struct of the target address space
6135  * @addr:       start address to access
6136  * @buf:        source or destination buffer
6137  * @len:        number of bytes to transfer
6138  * @gup_flags:  flags modifying lookup behaviour
6139  *
6140  * The caller must hold a reference on @mm.
6141  *
6142  * Return: number of bytes copied from source to destination.
6143  */
6144 int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
6145                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6146 {
6147         return __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6148 }
6149
6150 /*
6151  * Access another process' address space.
6152  * Source/target buffer must be kernel space,
6153  * Do not walk the page table directly, use get_user_pages
6154  */
6155 int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
6156                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags)
6157 {
6158         struct mm_struct *mm;
6159         int ret;
6160
6161         mm = get_task_mm(tsk);
6162         if (!mm)
6163                 return 0;
6164
6165         ret = __access_remote_vm(mm, addr, buf, len, gup_flags);
6166
6167         mmput(mm);
6168
6169         return ret;
6170 }
6171 EXPORT_SYMBOL_GPL(access_process_vm);
6172
6173 /*
6174  * Print the name of a VMA.
6175  */
6176 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long ip)
6177 {
6178         struct mm_struct *mm = current->mm;
6179         struct vm_area_struct *vma;
6180
6181         /*
6182          * we might be running from an atomic context so we cannot sleep
6183          */
6184         if (!mmap_read_trylock(mm))
6185                 return;
6186
6187         vma = find_vma(mm, ip);
6188         if (vma && vma->vm_file) {
6189                 struct file *f = vma->vm_file;
6190                 char *buf = (char *)__get_free_page(GFP_NOWAIT);
6191                 if (buf) {
6192                         char *p;
6193
6194                         p = file_path(f, buf, PAGE_SIZE);
6195                         if (IS_ERR(p))
6196                                 p = "?";
6197                         printk("%s%s[%lx+%lx]", prefix, kbasename(p),
6198                                         vma->vm_start,
6199                                         vma->vm_end - vma->vm_start);
6200                         free_page((unsigned long)buf);
6201                 }
6202         }
6203         mmap_read_unlock(mm);
6204 }
6205
6206 #if defined(CONFIG_PROVE_LOCKING) || defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6207 void __might_fault(const char *file, int line)
6208 {
6209         if (pagefault_disabled())
6210                 return;
6211         __might_sleep(file, line);
6212 #if defined(CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP)
6213         if (current->mm)
6214                 might_lock_read(&current->mm->mmap_lock);
6215 #endif
6216 }
6217 EXPORT_SYMBOL(__might_fault);
6218 #endif
6219
6220 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
6221 /*
6222  * Process all subpages of the specified huge page with the specified
6223  * operation.  The target subpage will be processed last to keep its
6224  * cache lines hot.
6225  */
6226 static inline int process_huge_page(
6227         unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page,
6228         int (*process_subpage)(unsigned long addr, int idx, void *arg),
6229         void *arg)
6230 {
6231         int i, n, base, l, ret;
6232         unsigned long addr = addr_hint &
6233                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6234
6235         /* Process target subpage last to keep its cache lines hot */
6236         might_sleep();
6237         n = (addr_hint - addr) / PAGE_SIZE;
6238         if (2 * n <= pages_per_huge_page) {
6239                 /* If target subpage in first half of huge page */
6240                 base = 0;
6241                 l = n;
6242                 /* Process subpages at the end of huge page */
6243                 for (i = pages_per_huge_page - 1; i >= 2 * n; i--) {
6244                         cond_resched();
6245                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6246                         if (ret)
6247                                 return ret;
6248                 }
6249         } else {
6250                 /* If target subpage in second half of huge page */
6251                 base = pages_per_huge_page - 2 * (pages_per_huge_page - n);
6252                 l = pages_per_huge_page - n;
6253                 /* Process subpages at the begin of huge page */
6254                 for (i = 0; i < base; i++) {
6255                         cond_resched();
6256                         ret = process_subpage(addr + i * PAGE_SIZE, i, arg);
6257                         if (ret)
6258                                 return ret;
6259                 }
6260         }
6261         /*
6262          * Process remaining subpages in left-right-left-right pattern
6263          * towards the target subpage
6264          */
6265         for (i = 0; i < l; i++) {
6266                 int left_idx = base + i;
6267                 int right_idx = base + 2 * l - 1 - i;
6268
6269                 cond_resched();
6270                 ret = process_subpage(addr + left_idx * PAGE_SIZE, left_idx, arg);
6271                 if (ret)
6272                         return ret;
6273                 cond_resched();
6274                 ret = process_subpage(addr + right_idx * PAGE_SIZE, right_idx, arg);
6275                 if (ret)
6276                         return ret;
6277         }
6278         return 0;
6279 }
6280
6281 static void clear_gigantic_page(struct page *page,
6282                                 unsigned long addr,
6283                                 unsigned int pages_per_huge_page)
6284 {
6285         int i;
6286         struct page *p;
6287
6288         might_sleep();
6289         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6290                 p = nth_page(page, i);
6291                 cond_resched();
6292                 clear_user_highpage(p, addr + i * PAGE_SIZE);
6293         }
6294 }
6295
6296 static int clear_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6297 {
6298         struct page *page = arg;
6299
6300         clear_user_highpage(nth_page(page, idx), addr);
6301         return 0;
6302 }
6303
6304 void clear_huge_page(struct page *page,
6305                      unsigned long addr_hint, unsigned int pages_per_huge_page)
6306 {
6307         unsigned long addr = addr_hint &
6308                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6309
6310         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES)) {
6311                 clear_gigantic_page(page, addr, pages_per_huge_page);
6312                 return;
6313         }
6314
6315         process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, clear_subpage, page);
6316 }
6317
6318 static int copy_user_gigantic_page(struct folio *dst, struct folio *src,
6319                                      unsigned long addr,
6320                                      struct vm_area_struct *vma,
6321                                      unsigned int pages_per_huge_page)
6322 {
6323         int i;
6324         struct page *dst_page;
6325         struct page *src_page;
6326
6327         for (i = 0; i < pages_per_huge_page; i++) {
6328                 dst_page = folio_page(dst, i);
6329                 src_page = folio_page(src, i);
6330
6331                 cond_resched();
6332                 if (copy_mc_user_highpage(dst_page, src_page,
6333                                           addr + i*PAGE_SIZE, vma)) {
6334                         memory_failure_queue(page_to_pfn(src_page), 0);
6335                         return -EHWPOISON;
6336                 }
6337         }
6338         return 0;
6339 }
6340
6341 struct copy_subpage_arg {
6342         struct page *dst;
6343         struct page *src;
6344         struct vm_area_struct *vma;
6345 };
6346
6347 static int copy_subpage(unsigned long addr, int idx, void *arg)
6348 {
6349         struct copy_subpage_arg *copy_arg = arg;
6350         struct page *dst = nth_page(copy_arg->dst, idx);
6351         struct page *src = nth_page(copy_arg->src, idx);
6352
6353         if (copy_mc_user_highpage(dst, src, addr, copy_arg->vma)) {
6354                 memory_failure_queue(page_to_pfn(src), 0);
6355                 return -EHWPOISON;
6356         }
6357         return 0;
6358 }
6359
6360 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
6361                           unsigned long addr_hint, struct vm_area_struct *vma)
6362 {
6363         unsigned int pages_per_huge_page = folio_nr_pages(dst);
6364         unsigned long addr = addr_hint &
6365                 ~(((unsigned long)pages_per_huge_page << PAGE_SHIFT) - 1);
6366         struct copy_subpage_arg arg = {
6367                 .dst = &dst->page,
6368                 .src = &src->page,
6369                 .vma = vma,
6370         };
6371
6372         if (unlikely(pages_per_huge_page > MAX_ORDER_NR_PAGES))
6373                 return copy_user_gigantic_page(dst, src, addr, vma,
6374                                                pages_per_huge_page);
6375
6376         return process_huge_page(addr_hint, pages_per_huge_page, copy_subpage, &arg);
6377 }
6378
6379 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
6380                            const void __user *usr_src,
6381                            bool allow_pagefault)
6382 {
6383         void *kaddr;
6384         unsigned long i, rc = 0;
6385         unsigned int nr_pages = folio_nr_pages(dst_folio);
6386         unsigned long ret_val = nr_pages * PAGE_SIZE;
6387         struct page *subpage;
6388
6389         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
6390                 subpage = folio_page(dst_folio, i);
6391                 kaddr = kmap_local_page(subpage);
6392                 if (!allow_pagefault)
6393                         pagefault_disable();
6394                 rc = copy_from_user(kaddr, usr_src + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
6395                 if (!allow_pagefault)
6396                         pagefault_enable();
6397                 kunmap_local(kaddr);
6398
6399                 ret_val -= (PAGE_SIZE - rc);
6400                 if (rc)
6401                         break;
6402
6403                 flush_dcache_page(subpage);
6404
6405                 cond_resched();
6406         }
6407         return ret_val;
6408 }
6409 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
6410
6411 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
6412
6413 static struct kmem_cache *page_ptl_cachep;
6414
6415 void __init ptlock_cache_init(void)
6416 {
6417         page_ptl_cachep = kmem_cache_create("page->ptl", sizeof(spinlock_t), 0,
6418                         SLAB_PANIC, NULL);
6419 }
6420
6421 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
6422 {
6423         spinlock_t *ptl;
6424
6425         ptl = kmem_cache_alloc(page_ptl_cachep, GFP_KERNEL);
6426         if (!ptl)
6427                 return false;
6428         ptdesc->ptl = ptl;
6429         return true;
6430 }
6431
6432 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
6433 {
6434         kmem_cache_free(page_ptl_cachep, ptdesc->ptl);
6435 }
6436 #endif