xref: /linux/mm/hmm.c (revision 02917e9f8676207a4c577d4d94eae12bf348e9d7)
1133ff0eaSJérôme Glisse /*
2133ff0eaSJérôme Glisse  * Copyright 2013 Red Hat Inc.
3133ff0eaSJérôme Glisse  *
4133ff0eaSJérôme Glisse  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5133ff0eaSJérôme Glisse  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6133ff0eaSJérôme Glisse  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7133ff0eaSJérôme Glisse  * (at your option) any later version.
8133ff0eaSJérôme Glisse  *
9133ff0eaSJérôme Glisse  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10133ff0eaSJérôme Glisse  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11133ff0eaSJérôme Glisse  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12133ff0eaSJérôme Glisse  * GNU General Public License for more details.
13133ff0eaSJérôme Glisse  *
14f813f219SJérôme Glisse  * Authors: Jérôme Glisse <jglisse@redhat.com>
15133ff0eaSJérôme Glisse  */
16133ff0eaSJérôme Glisse /*
17133ff0eaSJérôme Glisse  * Refer to include/linux/hmm.h for information about heterogeneous memory
18133ff0eaSJérôme Glisse  * management or HMM for short.
19133ff0eaSJérôme Glisse  */
20133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/mm.h>
21133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/hmm.h>
22858b54daSJérôme Glisse #include <linux/init.h>
23da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/rmap.h>
24da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swap.h>
25133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/slab.h>
26133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/sched.h>
274ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/mmzone.h>
284ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/pagemap.h>
29da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swapops.h>
30da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/hugetlb.h>
314ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memremap.h>
327b2d55d2SJérôme Glisse #include <linux/jump_label.h>
33c0b12405SJérôme Glisse #include <linux/mmu_notifier.h>
344ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memory_hotplug.h>
354ef589dcSJérôme Glisse 
364ef589dcSJérôme Glisse #define PA_SECTION_SIZE (1UL << PA_SECTION_SHIFT)
37133ff0eaSJérôme Glisse 
386b368cd4SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR)
39c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops;
40c0b12405SJérôme Glisse 
41133ff0eaSJérôme Glisse /*
42133ff0eaSJérôme Glisse  * struct hmm - HMM per mm struct
43133ff0eaSJérôme Glisse  *
44133ff0eaSJérôme Glisse  * @mm: mm struct this HMM struct is bound to
45da4c3c73SJérôme Glisse  * @lock: lock protecting ranges list
46da4c3c73SJérôme Glisse  * @ranges: list of range being snapshotted
47c0b12405SJérôme Glisse  * @mirrors: list of mirrors for this mm
48c0b12405SJérôme Glisse  * @mmu_notifier: mmu notifier to track updates to CPU page table
49c0b12405SJérôme Glisse  * @mirrors_sem: read/write semaphore protecting the mirrors list
50133ff0eaSJérôme Glisse  */
51133ff0eaSJérôme Glisse struct hmm {
52133ff0eaSJérôme Glisse 	struct mm_struct	*mm;
53da4c3c73SJérôme Glisse 	spinlock_t		lock;
54da4c3c73SJérôme Glisse 	struct list_head	ranges;
55c0b12405SJérôme Glisse 	struct list_head	mirrors;
56c0b12405SJérôme Glisse 	struct mmu_notifier	mmu_notifier;
57c0b12405SJérôme Glisse 	struct rw_semaphore	mirrors_sem;
58133ff0eaSJérôme Glisse };
59133ff0eaSJérôme Glisse 
60133ff0eaSJérôme Glisse /*
61133ff0eaSJérôme Glisse  * hmm_register - register HMM against an mm (HMM internal)
62133ff0eaSJérôme Glisse  *
63133ff0eaSJérôme Glisse  * @mm: mm struct to attach to
64133ff0eaSJérôme Glisse  *
65133ff0eaSJérôme Glisse  * This is not intended to be used directly by device drivers. It allocates an
66133ff0eaSJérôme Glisse  * HMM struct if mm does not have one, and initializes it.
67133ff0eaSJérôme Glisse  */
68133ff0eaSJérôme Glisse static struct hmm *hmm_register(struct mm_struct *mm)
69133ff0eaSJérôme Glisse {
70c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = READ_ONCE(mm->hmm);
71c0b12405SJérôme Glisse 	bool cleanup = false;
72133ff0eaSJérôme Glisse 
73133ff0eaSJérôme Glisse 	/*
74133ff0eaSJérôme Glisse 	 * The hmm struct can only be freed once the mm_struct goes away,
75133ff0eaSJérôme Glisse 	 * hence we should always have pre-allocated an new hmm struct
76133ff0eaSJérôme Glisse 	 * above.
77133ff0eaSJérôme Glisse 	 */
78c0b12405SJérôme Glisse 	if (hmm)
79c0b12405SJérôme Glisse 		return hmm;
80c0b12405SJérôme Glisse 
81c0b12405SJérôme Glisse 	hmm = kmalloc(sizeof(*hmm), GFP_KERNEL);
82c0b12405SJérôme Glisse 	if (!hmm)
83c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
84c0b12405SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->mirrors);
85c0b12405SJérôme Glisse 	init_rwsem(&hmm->mirrors_sem);
86c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = NULL;
87da4c3c73SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->ranges);
88da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock_init(&hmm->lock);
89c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mm = mm;
90c0b12405SJérôme Glisse 
91c0b12405SJérôme Glisse 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
92c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm->hmm)
93c0b12405SJérôme Glisse 		mm->hmm = hmm;
94c0b12405SJérôme Glisse 	else
95c0b12405SJérôme Glisse 		cleanup = true;
96c0b12405SJérôme Glisse 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
97c0b12405SJérôme Glisse 
9886a2d598SRalph Campbell 	if (cleanup)
9986a2d598SRalph Campbell 		goto error;
10086a2d598SRalph Campbell 
10186a2d598SRalph Campbell 	/*
10286a2d598SRalph Campbell 	 * We should only get here if hold the mmap_sem in write mode ie on
10386a2d598SRalph Campbell 	 * registration of first mirror through hmm_mirror_register()
10486a2d598SRalph Campbell 	 */
10586a2d598SRalph Campbell 	hmm->mmu_notifier.ops = &hmm_mmu_notifier_ops;
10686a2d598SRalph Campbell 	if (__mmu_notifier_register(&hmm->mmu_notifier, mm))
10786a2d598SRalph Campbell 		goto error_mm;
108c0b12405SJérôme Glisse 
109133ff0eaSJérôme Glisse 	return mm->hmm;
11086a2d598SRalph Campbell 
11186a2d598SRalph Campbell error_mm:
11286a2d598SRalph Campbell 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
11386a2d598SRalph Campbell 	if (mm->hmm == hmm)
11486a2d598SRalph Campbell 		mm->hmm = NULL;
11586a2d598SRalph Campbell 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
11686a2d598SRalph Campbell error:
11786a2d598SRalph Campbell 	kfree(hmm);
11886a2d598SRalph Campbell 	return NULL;
119133ff0eaSJérôme Glisse }
120133ff0eaSJérôme Glisse 
121133ff0eaSJérôme Glisse void hmm_mm_destroy(struct mm_struct *mm)
122133ff0eaSJérôme Glisse {
123133ff0eaSJérôme Glisse 	kfree(mm->hmm);
124133ff0eaSJérôme Glisse }
125c0b12405SJérôme Glisse 
126ec131b2dSJérôme Glisse static int hmm_invalidate_range(struct hmm *hmm, bool device,
12744532d4cSJérôme Glisse 				const struct hmm_update *update)
128c0b12405SJérôme Glisse {
129c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
130da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range;
131da4c3c73SJérôme Glisse 
132da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
133da4c3c73SJérôme Glisse 	list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
134da4c3c73SJérôme Glisse 		unsigned long addr, idx, npages;
135da4c3c73SJérôme Glisse 
13644532d4cSJérôme Glisse 		if (update->end < range->start || update->start >= range->end)
137da4c3c73SJérôme Glisse 			continue;
138da4c3c73SJérôme Glisse 
139da4c3c73SJérôme Glisse 		range->valid = false;
14044532d4cSJérôme Glisse 		addr = max(update->start, range->start);
141da4c3c73SJérôme Glisse 		idx = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
14244532d4cSJérôme Glisse 		npages = (min(range->end, update->end) - addr) >> PAGE_SHIFT;
143da4c3c73SJérôme Glisse 		memset(&range->pfns[idx], 0, sizeof(*range->pfns) * npages);
144da4c3c73SJérôme Glisse 	}
145da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
146c0b12405SJérôme Glisse 
147ec131b2dSJérôme Glisse 	if (!device)
148ec131b2dSJérôme Glisse 		return 0;
149ec131b2dSJérôme Glisse 
150c0b12405SJérôme Glisse 	down_read(&hmm->mirrors_sem);
15144532d4cSJérôme Glisse 	list_for_each_entry(mirror, &hmm->mirrors, list) {
15244532d4cSJérôme Glisse 		int ret;
15344532d4cSJérôme Glisse 
15444532d4cSJérôme Glisse 		ret = mirror->ops->sync_cpu_device_pagetables(mirror, update);
15544532d4cSJérôme Glisse 		if (!update->blockable && ret == -EAGAIN) {
156c0b12405SJérôme Glisse 			up_read(&hmm->mirrors_sem);
15744532d4cSJérôme Glisse 			return -EAGAIN;
15844532d4cSJérôme Glisse 		}
15944532d4cSJérôme Glisse 	}
16044532d4cSJérôme Glisse 	up_read(&hmm->mirrors_sem);
16144532d4cSJérôme Glisse 
16244532d4cSJérôme Glisse 	return 0;
163c0b12405SJérôme Glisse }
164c0b12405SJérôme Glisse 
165e1401513SRalph Campbell static void hmm_release(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
166e1401513SRalph Campbell {
167e1401513SRalph Campbell 	struct hmm_mirror *mirror;
168e1401513SRalph Campbell 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
169e1401513SRalph Campbell 
170e1401513SRalph Campbell 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
171e1401513SRalph Campbell 	mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors, struct hmm_mirror,
172e1401513SRalph Campbell 					  list);
173e1401513SRalph Campbell 	while (mirror) {
174e1401513SRalph Campbell 		list_del_init(&mirror->list);
175e1401513SRalph Campbell 		if (mirror->ops->release) {
176e1401513SRalph Campbell 			/*
177e1401513SRalph Campbell 			 * Drop mirrors_sem so callback can wait on any pending
178e1401513SRalph Campbell 			 * work that might itself trigger mmu_notifier callback
179e1401513SRalph Campbell 			 * and thus would deadlock with us.
180e1401513SRalph Campbell 			 */
181e1401513SRalph Campbell 			up_write(&hmm->mirrors_sem);
182e1401513SRalph Campbell 			mirror->ops->release(mirror);
183e1401513SRalph Campbell 			down_write(&hmm->mirrors_sem);
184e1401513SRalph Campbell 		}
185e1401513SRalph Campbell 		mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors,
186e1401513SRalph Campbell 						  struct hmm_mirror, list);
187e1401513SRalph Campbell 	}
188e1401513SRalph Campbell 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
189e1401513SRalph Campbell }
190e1401513SRalph Campbell 
19193065ac7SMichal Hocko static int hmm_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *mn,
192c0b12405SJérôme Glisse 				      struct mm_struct *mm,
193c0b12405SJérôme Glisse 				      unsigned long start,
19493065ac7SMichal Hocko 				      unsigned long end,
19593065ac7SMichal Hocko 				      bool blockable)
196c0b12405SJérôme Glisse {
197ec131b2dSJérôme Glisse 	struct hmm_update update;
198c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
199c0b12405SJérôme Glisse 
200c0b12405SJérôme Glisse 	VM_BUG_ON(!hmm);
201c0b12405SJérôme Glisse 
202ec131b2dSJérôme Glisse 	update.start = start;
203ec131b2dSJérôme Glisse 	update.end = end;
204ec131b2dSJérôme Glisse 	update.event = HMM_UPDATE_INVALIDATE;
205ec131b2dSJérôme Glisse 	update.blockable = blockable;
206ec131b2dSJérôme Glisse 	return hmm_invalidate_range(hmm, true, &update);
207c0b12405SJérôme Glisse }
208c0b12405SJérôme Glisse 
209c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_end(struct mmu_notifier *mn,
210c0b12405SJérôme Glisse 				     struct mm_struct *mm,
211c0b12405SJérôme Glisse 				     unsigned long start,
212c0b12405SJérôme Glisse 				     unsigned long end)
213c0b12405SJérôme Glisse {
21444532d4cSJérôme Glisse 	struct hmm_update update;
215c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
216c0b12405SJérôme Glisse 
217c0b12405SJérôme Glisse 	VM_BUG_ON(!hmm);
218c0b12405SJérôme Glisse 
21944532d4cSJérôme Glisse 	update.start = start;
22044532d4cSJérôme Glisse 	update.end = end;
22144532d4cSJérôme Glisse 	update.event = HMM_UPDATE_INVALIDATE;
22244532d4cSJérôme Glisse 	update.blockable = true;
223ec131b2dSJérôme Glisse 	hmm_invalidate_range(hmm, false, &update);
224c0b12405SJérôme Glisse }
225c0b12405SJérôme Glisse 
226c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops = {
227e1401513SRalph Campbell 	.release		= hmm_release,
228c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_start	= hmm_invalidate_range_start,
229c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_end	= hmm_invalidate_range_end,
230c0b12405SJérôme Glisse };
231c0b12405SJérôme Glisse 
232c0b12405SJérôme Glisse /*
233c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_register() - register a mirror against an mm
234c0b12405SJérôme Glisse  *
235c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
236c0b12405SJérôme Glisse  * @mm: mm to register against
237c0b12405SJérôme Glisse  *
238c0b12405SJérôme Glisse  * To start mirroring a process address space, the device driver must register
239c0b12405SJérôme Glisse  * an HMM mirror struct.
240c0b12405SJérôme Glisse  *
241c0b12405SJérôme Glisse  * THE mm->mmap_sem MUST BE HELD IN WRITE MODE !
242c0b12405SJérôme Glisse  */
243c0b12405SJérôme Glisse int hmm_mirror_register(struct hmm_mirror *mirror, struct mm_struct *mm)
244c0b12405SJérôme Glisse {
245c0b12405SJérôme Glisse 	/* Sanity check */
246c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm || !mirror || !mirror->ops)
247c0b12405SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
248c0b12405SJérôme Glisse 
249c01cbba2SJérôme Glisse again:
250c0b12405SJérôme Glisse 	mirror->hmm = hmm_register(mm);
251c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mirror->hmm)
252c0b12405SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
253c0b12405SJérôme Glisse 
254c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
255c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mirror->hmm->mm == NULL) {
256c01cbba2SJérôme Glisse 		/*
257c01cbba2SJérôme Glisse 		 * A racing hmm_mirror_unregister() is about to destroy the hmm
258c01cbba2SJérôme Glisse 		 * struct. Try again to allocate a new one.
259c01cbba2SJérôme Glisse 		 */
260c01cbba2SJérôme Glisse 		up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
261c01cbba2SJérôme Glisse 		mirror->hmm = NULL;
262c01cbba2SJérôme Glisse 		goto again;
263c01cbba2SJérôme Glisse 	} else {
264c0b12405SJérôme Glisse 		list_add(&mirror->list, &mirror->hmm->mirrors);
265c0b12405SJérôme Glisse 		up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
266c01cbba2SJérôme Glisse 	}
267c0b12405SJérôme Glisse 
268c0b12405SJérôme Glisse 	return 0;
269c0b12405SJérôme Glisse }
270c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_register);
271c0b12405SJérôme Glisse 
272c0b12405SJérôme Glisse /*
273c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_unregister() - unregister a mirror
274c0b12405SJérôme Glisse  *
275c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
276c0b12405SJérôme Glisse  *
277c0b12405SJérôme Glisse  * Stop mirroring a process address space, and cleanup.
278c0b12405SJérôme Glisse  */
279c0b12405SJérôme Glisse void hmm_mirror_unregister(struct hmm_mirror *mirror)
280c0b12405SJérôme Glisse {
281c01cbba2SJérôme Glisse 	bool should_unregister = false;
282c01cbba2SJérôme Glisse 	struct mm_struct *mm;
283c01cbba2SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
284c0b12405SJérôme Glisse 
285c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mirror->hmm == NULL)
286c01cbba2SJérôme Glisse 		return;
287c01cbba2SJérôme Glisse 
288c01cbba2SJérôme Glisse 	hmm = mirror->hmm;
289c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
290e1401513SRalph Campbell 	list_del_init(&mirror->list);
291c01cbba2SJérôme Glisse 	should_unregister = list_empty(&hmm->mirrors);
292c01cbba2SJérôme Glisse 	mirror->hmm = NULL;
293c01cbba2SJérôme Glisse 	mm = hmm->mm;
294c01cbba2SJérôme Glisse 	hmm->mm = NULL;
295c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
296c01cbba2SJérôme Glisse 
297c01cbba2SJérôme Glisse 	if (!should_unregister || mm == NULL)
298c01cbba2SJérôme Glisse 		return;
299c01cbba2SJérôme Glisse 
30086a2d598SRalph Campbell 	mmu_notifier_unregister_no_release(&hmm->mmu_notifier, mm);
30186a2d598SRalph Campbell 
302c01cbba2SJérôme Glisse 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
303c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mm->hmm == hmm)
304c01cbba2SJérôme Glisse 		mm->hmm = NULL;
305c01cbba2SJérôme Glisse 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
306c01cbba2SJérôme Glisse 
307c01cbba2SJérôme Glisse 	kfree(hmm);
308c0b12405SJérôme Glisse }
309c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_unregister);
310da4c3c73SJérôme Glisse 
31174eee180SJérôme Glisse struct hmm_vma_walk {
31274eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range	*range;
31374eee180SJérôme Glisse 	unsigned long		last;
31474eee180SJérôme Glisse 	bool			fault;
31574eee180SJérôme Glisse 	bool			block;
31674eee180SJérôme Glisse };
31774eee180SJérôme Glisse 
3182aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_do_fault(struct mm_walk *walk, unsigned long addr,
3192aee09d8SJérôme Glisse 			    bool write_fault, uint64_t *pfn)
32074eee180SJérôme Glisse {
32174eee180SJérôme Glisse 	unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_REMOTE;
32274eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
323f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
32474eee180SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
32550a7ca3cSSouptick Joarder 	vm_fault_t ret;
32674eee180SJérôme Glisse 
32774eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->block ? 0 : FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
3282aee09d8SJérôme Glisse 	flags |= write_fault ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
32950a7ca3cSSouptick Joarder 	ret = handle_mm_fault(vma, addr, flags);
33050a7ca3cSSouptick Joarder 	if (ret & VM_FAULT_RETRY)
33174eee180SJérôme Glisse 		return -EBUSY;
33250a7ca3cSSouptick Joarder 	if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
333f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_ERROR];
33474eee180SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
33574eee180SJérôme Glisse 	}
33674eee180SJérôme Glisse 
33774eee180SJérôme Glisse 	return -EAGAIN;
33874eee180SJérôme Glisse }
33974eee180SJérôme Glisse 
340da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_pfns_bad(unsigned long addr,
341da4c3c73SJérôme Glisse 			unsigned long end,
342da4c3c73SJérôme Glisse 			struct mm_walk *walk)
343da4c3c73SJérôme Glisse {
344c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
345c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
346ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
347da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
348da4c3c73SJérôme Glisse 
349da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
350da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++)
351f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = range->values[HMM_PFN_ERROR];
352da4c3c73SJérôme Glisse 
353da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
354da4c3c73SJérôme Glisse }
355da4c3c73SJérôme Glisse 
3565504ed29SJérôme Glisse /*
3575504ed29SJérôme Glisse  * hmm_vma_walk_hole() - handle a range lacking valid pmd or pte(s)
3585504ed29SJérôme Glisse  * @start: range virtual start address (inclusive)
3595504ed29SJérôme Glisse  * @end: range virtual end address (exclusive)
3602aee09d8SJérôme Glisse  * @fault: should we fault or not ?
3612aee09d8SJérôme Glisse  * @write_fault: write fault ?
3625504ed29SJérôme Glisse  * @walk: mm_walk structure
3635504ed29SJérôme Glisse  * Returns: 0 on success, -EAGAIN after page fault, or page fault error
3645504ed29SJérôme Glisse  *
3655504ed29SJérôme Glisse  * This function will be called whenever pmd_none() or pte_none() returns true,
3665504ed29SJérôme Glisse  * or whenever there is no page directory covering the virtual address range.
3675504ed29SJérôme Glisse  */
3682aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole_(unsigned long addr, unsigned long end,
3692aee09d8SJérôme Glisse 			      bool fault, bool write_fault,
370da4c3c73SJérôme Glisse 			      struct mm_walk *walk)
371da4c3c73SJérôme Glisse {
37274eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
37374eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
374ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
375da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
376da4c3c73SJérôme Glisse 
37774eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
378da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
37974eee180SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++) {
380f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
3812aee09d8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault) {
38274eee180SJérôme Glisse 			int ret;
383da4c3c73SJérôme Glisse 
3842aee09d8SJérôme Glisse 			ret = hmm_vma_do_fault(walk, addr, write_fault,
3852aee09d8SJérôme Glisse 					       &pfns[i]);
38674eee180SJérôme Glisse 			if (ret != -EAGAIN)
38774eee180SJérôme Glisse 				return ret;
38874eee180SJérôme Glisse 		}
38974eee180SJérôme Glisse 	}
39074eee180SJérôme Glisse 
3912aee09d8SJérôme Glisse 	return (fault || write_fault) ? -EAGAIN : 0;
3922aee09d8SJérôme Glisse }
3932aee09d8SJérôme Glisse 
3942aee09d8SJérôme Glisse static inline void hmm_pte_need_fault(const struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk,
3952aee09d8SJérôme Glisse 				      uint64_t pfns, uint64_t cpu_flags,
3962aee09d8SJérôme Glisse 				      bool *fault, bool *write_fault)
3972aee09d8SJérôme Glisse {
398f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
399f88a1e90SJérôme Glisse 
4002aee09d8SJérôme Glisse 	*fault = *write_fault = false;
4012aee09d8SJérôme Glisse 	if (!hmm_vma_walk->fault)
4022aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4032aee09d8SJérôme Glisse 
4042aee09d8SJérôme Glisse 	/* We aren't ask to do anything ... */
405f88a1e90SJérôme Glisse 	if (!(pfns & range->flags[HMM_PFN_VALID]))
4062aee09d8SJérôme Glisse 		return;
407f88a1e90SJérôme Glisse 	/* If this is device memory than only fault if explicitly requested */
408f88a1e90SJérôme Glisse 	if ((cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE])) {
409f88a1e90SJérôme Glisse 		/* Do we fault on device memory ? */
410f88a1e90SJérôme Glisse 		if (pfns & range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE]) {
411f88a1e90SJérôme Glisse 			*write_fault = pfns & range->flags[HMM_PFN_WRITE];
412f88a1e90SJérôme Glisse 			*fault = true;
413f88a1e90SJérôme Glisse 		}
4142aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4152aee09d8SJérôme Glisse 	}
416f88a1e90SJérôme Glisse 
417f88a1e90SJérôme Glisse 	/* If CPU page table is not valid then we need to fault */
418f88a1e90SJérôme Glisse 	*fault = !(cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_VALID]);
419f88a1e90SJérôme Glisse 	/* Need to write fault ? */
420f88a1e90SJérôme Glisse 	if ((pfns & range->flags[HMM_PFN_WRITE]) &&
421f88a1e90SJérôme Glisse 	    !(cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_WRITE])) {
422f88a1e90SJérôme Glisse 		*write_fault = true;
4232aee09d8SJérôme Glisse 		*fault = true;
4242aee09d8SJérôme Glisse 	}
4252aee09d8SJérôme Glisse }
4262aee09d8SJérôme Glisse 
4272aee09d8SJérôme Glisse static void hmm_range_need_fault(const struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk,
4282aee09d8SJérôme Glisse 				 const uint64_t *pfns, unsigned long npages,
4292aee09d8SJérôme Glisse 				 uint64_t cpu_flags, bool *fault,
4302aee09d8SJérôme Glisse 				 bool *write_fault)
4312aee09d8SJérôme Glisse {
4322aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long i;
4332aee09d8SJérôme Glisse 
4342aee09d8SJérôme Glisse 	if (!hmm_vma_walk->fault) {
4352aee09d8SJérôme Glisse 		*fault = *write_fault = false;
4362aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4372aee09d8SJérôme Glisse 	}
4382aee09d8SJérôme Glisse 
4392aee09d8SJérôme Glisse 	for (i = 0; i < npages; ++i) {
4402aee09d8SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, pfns[i], cpu_flags,
4412aee09d8SJérôme Glisse 				   fault, write_fault);
4422aee09d8SJérôme Glisse 		if ((*fault) || (*write_fault))
4432aee09d8SJérôme Glisse 			return;
4442aee09d8SJérôme Glisse 	}
4452aee09d8SJérôme Glisse }
4462aee09d8SJérôme Glisse 
4472aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole(unsigned long addr, unsigned long end,
4482aee09d8SJérôme Glisse 			     struct mm_walk *walk)
4492aee09d8SJérôme Glisse {
4502aee09d8SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
4512aee09d8SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
4522aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
4532aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages;
4542aee09d8SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns;
4552aee09d8SJérôme Glisse 
4562aee09d8SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
4572aee09d8SJérôme Glisse 	npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
4582aee09d8SJérôme Glisse 	pfns = &range->pfns[i];
4592aee09d8SJérôme Glisse 	hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
4602aee09d8SJérôme Glisse 			     0, &fault, &write_fault);
4612aee09d8SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
4622aee09d8SJérôme Glisse }
4632aee09d8SJérôme Glisse 
464f88a1e90SJérôme Glisse static inline uint64_t pmd_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pmd_t pmd)
4652aee09d8SJérôme Glisse {
4662aee09d8SJérôme Glisse 	if (pmd_protnone(pmd))
4672aee09d8SJérôme Glisse 		return 0;
468f88a1e90SJérôme Glisse 	return pmd_write(pmd) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
469f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
470f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
471da4c3c73SJérôme Glisse }
472da4c3c73SJérôme Glisse 
47353f5c3f4SJérôme Glisse static int hmm_vma_handle_pmd(struct mm_walk *walk,
47453f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long addr,
47553f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long end,
47653f5c3f4SJérôme Glisse 			      uint64_t *pfns,
47753f5c3f4SJérôme Glisse 			      pmd_t pmd)
47853f5c3f4SJérôme Glisse {
47953f5c3f4SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
480f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
4812aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long pfn, npages, i;
4822aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
483f88a1e90SJérôme Glisse 	uint64_t cpu_flags;
48453f5c3f4SJérôme Glisse 
4852aee09d8SJérôme Glisse 	npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
486f88a1e90SJérôme Glisse 	cpu_flags = pmd_to_hmm_pfn_flags(range, pmd);
4872aee09d8SJérôme Glisse 	hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages, cpu_flags,
4882aee09d8SJérôme Glisse 			     &fault, &write_fault);
48953f5c3f4SJérôme Glisse 
4902aee09d8SJérôme Glisse 	if (pmd_protnone(pmd) || fault || write_fault)
4912aee09d8SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
49253f5c3f4SJérôme Glisse 
49353f5c3f4SJérôme Glisse 	pfn = pmd_pfn(pmd) + pte_index(addr);
49453f5c3f4SJérôme Glisse 	for (i = 0; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++, pfn++)
495f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = hmm_pfn_from_pfn(range, pfn) | cpu_flags;
49653f5c3f4SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = end;
49753f5c3f4SJérôme Glisse 	return 0;
49853f5c3f4SJérôme Glisse }
49953f5c3f4SJérôme Glisse 
500f88a1e90SJérôme Glisse static inline uint64_t pte_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pte_t pte)
5012aee09d8SJérôme Glisse {
5022aee09d8SJérôme Glisse 	if (pte_none(pte) || !pte_present(pte))
5032aee09d8SJérôme Glisse 		return 0;
504f88a1e90SJérôme Glisse 	return pte_write(pte) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
505f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
506f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
5072aee09d8SJérôme Glisse }
5082aee09d8SJérôme Glisse 
50953f5c3f4SJérôme Glisse static int hmm_vma_handle_pte(struct mm_walk *walk, unsigned long addr,
51053f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long end, pmd_t *pmdp, pte_t *ptep,
51153f5c3f4SJérôme Glisse 			      uint64_t *pfn)
51253f5c3f4SJérôme Glisse {
51353f5c3f4SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
514f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
51553f5c3f4SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5162aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
5172aee09d8SJérôme Glisse 	uint64_t cpu_flags;
51853f5c3f4SJérôme Glisse 	pte_t pte = *ptep;
519f88a1e90SJérôme Glisse 	uint64_t orig_pfn = *pfn;
52053f5c3f4SJérôme Glisse 
521f88a1e90SJérôme Glisse 	*pfn = range->values[HMM_PFN_NONE];
522f88a1e90SJérôme Glisse 	cpu_flags = pte_to_hmm_pfn_flags(range, pte);
523f88a1e90SJérôme Glisse 	hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
5242aee09d8SJérôme Glisse 			   &fault, &write_fault);
52553f5c3f4SJérôme Glisse 
52653f5c3f4SJérôme Glisse 	if (pte_none(pte)) {
5272aee09d8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault)
52853f5c3f4SJérôme Glisse 			goto fault;
52953f5c3f4SJérôme Glisse 		return 0;
53053f5c3f4SJérôme Glisse 	}
53153f5c3f4SJérôme Glisse 
53253f5c3f4SJérôme Glisse 	if (!pte_present(pte)) {
53353f5c3f4SJérôme Glisse 		swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
53453f5c3f4SJérôme Glisse 
53553f5c3f4SJérôme Glisse 		if (!non_swap_entry(entry)) {
5362aee09d8SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault)
53753f5c3f4SJérôme Glisse 				goto fault;
53853f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
53953f5c3f4SJérôme Glisse 		}
54053f5c3f4SJérôme Glisse 
54153f5c3f4SJérôme Glisse 		/*
54253f5c3f4SJérôme Glisse 		 * This is a special swap entry, ignore migration, use
54353f5c3f4SJérôme Glisse 		 * device and report anything else as error.
54453f5c3f4SJérôme Glisse 		 */
54553f5c3f4SJérôme Glisse 		if (is_device_private_entry(entry)) {
546f88a1e90SJérôme Glisse 			cpu_flags = range->flags[HMM_PFN_VALID] |
547f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE];
5482aee09d8SJérôme Glisse 			cpu_flags |= is_write_device_private_entry(entry) ?
549f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] : 0;
550f88a1e90SJérôme Glisse 			hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
551f88a1e90SJérôme Glisse 					   &fault, &write_fault);
552f88a1e90SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault)
553f88a1e90SJérôme Glisse 				goto fault;
554f88a1e90SJérôme Glisse 			*pfn = hmm_pfn_from_pfn(range, swp_offset(entry));
555f88a1e90SJérôme Glisse 			*pfn |= cpu_flags;
55653f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
55753f5c3f4SJérôme Glisse 		}
55853f5c3f4SJérôme Glisse 
55953f5c3f4SJérôme Glisse 		if (is_migration_entry(entry)) {
5602aee09d8SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault) {
56153f5c3f4SJérôme Glisse 				pte_unmap(ptep);
56253f5c3f4SJérôme Glisse 				hmm_vma_walk->last = addr;
56353f5c3f4SJérôme Glisse 				migration_entry_wait(vma->vm_mm,
56453f5c3f4SJérôme Glisse 						     pmdp, addr);
56553f5c3f4SJérôme Glisse 				return -EAGAIN;
56653f5c3f4SJérôme Glisse 			}
56753f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
56853f5c3f4SJérôme Glisse 		}
56953f5c3f4SJérôme Glisse 
57053f5c3f4SJérôme Glisse 		/* Report error for everything else */
571f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_ERROR];
57253f5c3f4SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
57353f5c3f4SJérôme Glisse 	}
57453f5c3f4SJérôme Glisse 
5752aee09d8SJérôme Glisse 	if (fault || write_fault)
57653f5c3f4SJérôme Glisse 		goto fault;
57753f5c3f4SJérôme Glisse 
578f88a1e90SJérôme Glisse 	*pfn = hmm_pfn_from_pfn(range, pte_pfn(pte)) | cpu_flags;
57953f5c3f4SJérôme Glisse 	return 0;
58053f5c3f4SJérôme Glisse 
58153f5c3f4SJérôme Glisse fault:
58253f5c3f4SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep);
58353f5c3f4SJérôme Glisse 	/* Fault any virtual address we were asked to fault */
5842aee09d8SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
58553f5c3f4SJérôme Glisse }
58653f5c3f4SJérôme Glisse 
587da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pmd(pmd_t *pmdp,
588da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
589da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
590da4c3c73SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
591da4c3c73SJérôme Glisse {
59274eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
59374eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
594d08faca0SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
595ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
596da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i;
597da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_t *ptep;
598da4c3c73SJérôme Glisse 	pmd_t pmd;
599da4c3c73SJérôme Glisse 
600d08faca0SJérôme Glisse 
601d08faca0SJérôme Glisse again:
602d08faca0SJérôme Glisse 	pmd = READ_ONCE(*pmdp);
603d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_none(pmd))
604d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
605d08faca0SJérôme Glisse 
606d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_huge(pmd) && (range->vma->vm_flags & VM_HUGETLB))
607d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
608d08faca0SJérôme Glisse 
609d08faca0SJérôme Glisse 	if (thp_migration_supported() && is_pmd_migration_entry(pmd)) {
610d08faca0SJérôme Glisse 		bool fault, write_fault;
611d08faca0SJérôme Glisse 		unsigned long npages;
612d08faca0SJérôme Glisse 		uint64_t *pfns;
613d08faca0SJérôme Glisse 
614d08faca0SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
615d08faca0SJérôme Glisse 		npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
616d08faca0SJérôme Glisse 		pfns = &range->pfns[i];
617d08faca0SJérôme Glisse 
618d08faca0SJérôme Glisse 		hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
619d08faca0SJérôme Glisse 				     0, &fault, &write_fault);
620d08faca0SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault) {
621d08faca0SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->last = addr;
622d08faca0SJérôme Glisse 			pmd_migration_entry_wait(vma->vm_mm, pmdp);
623d08faca0SJérôme Glisse 			return -EAGAIN;
624d08faca0SJérôme Glisse 		}
625d08faca0SJérôme Glisse 		return 0;
626d08faca0SJérôme Glisse 	} else if (!pmd_present(pmd))
627d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
628d08faca0SJérôme Glisse 
629d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_devmap(pmd) || pmd_trans_huge(pmd)) {
630da4c3c73SJérôme Glisse 		/*
631da4c3c73SJérôme Glisse 		 * No need to take pmd_lock here, even if some other threads
632da4c3c73SJérôme Glisse 		 * is splitting the huge pmd we will get that event through
633da4c3c73SJérôme Glisse 		 * mmu_notifier callback.
634da4c3c73SJérôme Glisse 		 *
635da4c3c73SJérôme Glisse 		 * So just read pmd value and check again its a transparent
636da4c3c73SJérôme Glisse 		 * huge or device mapping one and compute corresponding pfn
637da4c3c73SJérôme Glisse 		 * values.
638da4c3c73SJérôme Glisse 		 */
639da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd = pmd_read_atomic(pmdp);
640da4c3c73SJérôme Glisse 		barrier();
641da4c3c73SJérôme Glisse 		if (!pmd_devmap(pmd) && !pmd_trans_huge(pmd))
642da4c3c73SJérôme Glisse 			goto again;
643da4c3c73SJérôme Glisse 
644d08faca0SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
64553f5c3f4SJérôme Glisse 		return hmm_vma_handle_pmd(walk, addr, end, &pfns[i], pmd);
646da4c3c73SJérôme Glisse 	}
647da4c3c73SJérôme Glisse 
648d08faca0SJérôme Glisse 	/*
649d08faca0SJérôme Glisse 	 * We have handled all the valid case above ie either none, migration,
650d08faca0SJérôme Glisse 	 * huge or transparent huge. At this point either it is a valid pmd
651d08faca0SJérôme Glisse 	 * entry pointing to pte directory or it is a bad pmd that will not
652d08faca0SJérôme Glisse 	 * recover.
653d08faca0SJérôme Glisse 	 */
654d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_bad(pmd))
655da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
656da4c3c73SJérôme Glisse 
657da4c3c73SJérôme Glisse 	ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
658d08faca0SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
659da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++, i++) {
66053f5c3f4SJérôme Glisse 		int r;
661da4c3c73SJérôme Glisse 
66253f5c3f4SJérôme Glisse 		r = hmm_vma_handle_pte(walk, addr, end, pmdp, ptep, &pfns[i]);
66353f5c3f4SJérôme Glisse 		if (r) {
66453f5c3f4SJérôme Glisse 			/* hmm_vma_handle_pte() did unmap pte directory */
66574eee180SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->last = addr;
66653f5c3f4SJérôme Glisse 			return r;
66774eee180SJérôme Glisse 		}
668da4c3c73SJérôme Glisse 	}
669da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep - 1);
670da4c3c73SJérôme Glisse 
67153f5c3f4SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
672da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
673da4c3c73SJérôme Glisse }
674da4c3c73SJérôme Glisse 
675f88a1e90SJérôme Glisse static void hmm_pfns_clear(struct hmm_range *range,
676f88a1e90SJérôme Glisse 			   uint64_t *pfns,
67733cd47dcSJérôme Glisse 			   unsigned long addr,
67833cd47dcSJérôme Glisse 			   unsigned long end)
67933cd47dcSJérôme Glisse {
68033cd47dcSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, pfns++)
681f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfns = range->values[HMM_PFN_NONE];
68233cd47dcSJérôme Glisse }
68333cd47dcSJérôme Glisse 
684855ce7d2SJérôme Glisse static void hmm_pfns_special(struct hmm_range *range)
685855ce7d2SJérôme Glisse {
686855ce7d2SJérôme Glisse 	unsigned long addr = range->start, i = 0;
687855ce7d2SJérôme Glisse 
688855ce7d2SJérôme Glisse 	for (; addr < range->end; addr += PAGE_SIZE, i++)
689f88a1e90SJérôme Glisse 		range->pfns[i] = range->values[HMM_PFN_SPECIAL];
690855ce7d2SJérôme Glisse }
691855ce7d2SJérôme Glisse 
692da4c3c73SJérôme Glisse /*
693da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_get_pfns() - snapshot CPU page table for a range of virtual addresses
69408232a45SJérôme Glisse  * @range: range being snapshotted
69586586a41SJérôme Glisse  * Returns: -EINVAL if invalid argument, -ENOMEM out of memory, -EPERM invalid
69686586a41SJérôme Glisse  *          vma permission, 0 success
697da4c3c73SJérôme Glisse  *
698da4c3c73SJérôme Glisse  * This snapshots the CPU page table for a range of virtual addresses. Snapshot
699da4c3c73SJérôme Glisse  * validity is tracked by range struct. See hmm_vma_range_done() for further
700da4c3c73SJérôme Glisse  * information.
701da4c3c73SJérôme Glisse  *
702da4c3c73SJérôme Glisse  * The range struct is initialized here. It tracks the CPU page table, but only
703da4c3c73SJérôme Glisse  * if the function returns success (0), in which case the caller must then call
704da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_range_done() to stop CPU page table update tracking on this range.
705da4c3c73SJérôme Glisse  *
706da4c3c73SJérôme Glisse  * NOT CALLING hmm_vma_range_done() IF FUNCTION RETURNS 0 WILL LEAD TO SERIOUS
707da4c3c73SJérôme Glisse  * MEMORY CORRUPTION ! YOU HAVE BEEN WARNED !
708da4c3c73SJérôme Glisse  */
70908232a45SJérôme Glisse int hmm_vma_get_pfns(struct hmm_range *range)
710da4c3c73SJérôme Glisse {
71108232a45SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = range->vma;
71274eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
713da4c3c73SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
714da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
715da4c3c73SJérôme Glisse 
716da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Sanity check, this really should not happen ! */
71708232a45SJérôme Glisse 	if (range->start < vma->vm_start || range->start >= vma->vm_end)
718da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
71908232a45SJérôme Glisse 	if (range->end < vma->vm_start || range->end > vma->vm_end)
720da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
721da4c3c73SJérôme Glisse 
722da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
723da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm)
724da4c3c73SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
725da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Caller must have registered a mirror, via hmm_mirror_register() ! */
726da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm->mmu_notifier.ops)
727da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
728da4c3c73SJérôme Glisse 
729855ce7d2SJérôme Glisse 	/* FIXME support hugetlb fs */
730e1fb4a08SDave Jiang 	if (is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL) ||
731e1fb4a08SDave Jiang 			vma_is_dax(vma)) {
732855ce7d2SJérôme Glisse 		hmm_pfns_special(range);
733855ce7d2SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
734855ce7d2SJérôme Glisse 	}
735855ce7d2SJérôme Glisse 
73686586a41SJérôme Glisse 	if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
73786586a41SJérôme Glisse 		/*
73886586a41SJérôme Glisse 		 * If vma do not allow read access, then assume that it does
73986586a41SJérôme Glisse 		 * not allow write access, either. Architecture that allow
74086586a41SJérôme Glisse 		 * write without read access are not supported by HMM, because
74186586a41SJérôme Glisse 		 * operations such has atomic access would not work.
74286586a41SJérôme Glisse 		 */
743f88a1e90SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range, range->pfns, range->start, range->end);
74486586a41SJérôme Glisse 		return -EPERM;
74586586a41SJérôme Glisse 	}
74686586a41SJérôme Glisse 
747da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Initialize range to track CPU page table update */
748da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
749da4c3c73SJérôme Glisse 	range->valid = true;
750da4c3c73SJérôme Glisse 	list_add_rcu(&range->list, &hmm->ranges);
751da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
752da4c3c73SJérôme Glisse 
75374eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.fault = false;
75474eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.range = range;
75574eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
75674eee180SJérôme Glisse 
757da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.vma = vma;
758da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.mm = vma->vm_mm;
759da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_entry = NULL;
760da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.test_walk = NULL;
761da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
762da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
763da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
764da4c3c73SJérôme Glisse 
76508232a45SJérôme Glisse 	walk_page_range(range->start, range->end, &mm_walk);
766da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
767da4c3c73SJérôme Glisse }
768da4c3c73SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_get_pfns);
769da4c3c73SJérôme Glisse 
770da4c3c73SJérôme Glisse /*
771da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_range_done() - stop tracking change to CPU page table over a range
772da4c3c73SJérôme Glisse  * @range: range being tracked
773da4c3c73SJérôme Glisse  * Returns: false if range data has been invalidated, true otherwise
774da4c3c73SJérôme Glisse  *
775da4c3c73SJérôme Glisse  * Range struct is used to track updates to the CPU page table after a call to
776da4c3c73SJérôme Glisse  * either hmm_vma_get_pfns() or hmm_vma_fault(). Once the device driver is done
777da4c3c73SJérôme Glisse  * using the data,  or wants to lock updates to the data it got from those
778da4c3c73SJérôme Glisse  * functions, it must call the hmm_vma_range_done() function, which will then
779da4c3c73SJérôme Glisse  * stop tracking CPU page table updates.
780da4c3c73SJérôme Glisse  *
781da4c3c73SJérôme Glisse  * Note that device driver must still implement general CPU page table update
782da4c3c73SJérôme Glisse  * tracking either by using hmm_mirror (see hmm_mirror_register()) or by using
783da4c3c73SJérôme Glisse  * the mmu_notifier API directly.
784da4c3c73SJérôme Glisse  *
785da4c3c73SJérôme Glisse  * CPU page table update tracking done through hmm_range is only temporary and
786da4c3c73SJérôme Glisse  * to be used while trying to duplicate CPU page table contents for a range of
787da4c3c73SJérôme Glisse  * virtual addresses.
788da4c3c73SJérôme Glisse  *
789da4c3c73SJérôme Glisse  * There are two ways to use this :
790da4c3c73SJérôme Glisse  * again:
79108232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_get_pfns(range); or hmm_vma_fault(...);
792da4c3c73SJérôme Glisse  *   trans = device_build_page_table_update_transaction(pfns);
793da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_lock();
79408232a45SJérôme Glisse  *   if (!hmm_vma_range_done(range)) {
795da4c3c73SJérôme Glisse  *     device_page_table_unlock();
796da4c3c73SJérôme Glisse  *     goto again;
797da4c3c73SJérôme Glisse  *   }
798da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_commit_transaction(trans);
799da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_unlock();
800da4c3c73SJérôme Glisse  *
801da4c3c73SJérôme Glisse  * Or:
80208232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_get_pfns(range); or hmm_vma_fault(...);
803da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_lock();
80408232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_range_done(range);
80508232a45SJérôme Glisse  *   device_update_page_table(range->pfns);
806da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_unlock();
807da4c3c73SJérôme Glisse  */
80808232a45SJérôme Glisse bool hmm_vma_range_done(struct hmm_range *range)
809da4c3c73SJérôme Glisse {
810da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
811da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
812da4c3c73SJérôme Glisse 
813da4c3c73SJérôme Glisse 	if (range->end <= range->start) {
814da4c3c73SJérôme Glisse 		BUG();
815da4c3c73SJérôme Glisse 		return false;
816da4c3c73SJérôme Glisse 	}
817da4c3c73SJérôme Glisse 
81808232a45SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(range->vma->vm_mm);
819da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm) {
820da4c3c73SJérôme Glisse 		memset(range->pfns, 0, sizeof(*range->pfns) * npages);
821da4c3c73SJérôme Glisse 		return false;
822da4c3c73SJérôme Glisse 	}
823da4c3c73SJérôme Glisse 
824da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
825da4c3c73SJérôme Glisse 	list_del_rcu(&range->list);
826da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
827da4c3c73SJérôme Glisse 
828da4c3c73SJérôme Glisse 	return range->valid;
829da4c3c73SJérôme Glisse }
830da4c3c73SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_range_done);
83174eee180SJérôme Glisse 
83274eee180SJérôme Glisse /*
83374eee180SJérôme Glisse  * hmm_vma_fault() - try to fault some address in a virtual address range
83408232a45SJérôme Glisse  * @range: range being faulted
83574eee180SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
83674eee180SJérôme Glisse  * Returns: 0 success, error otherwise (-EAGAIN means mmap_sem have been drop)
83774eee180SJérôme Glisse  *
83874eee180SJérôme Glisse  * This is similar to a regular CPU page fault except that it will not trigger
83974eee180SJérôme Glisse  * any memory migration if the memory being faulted is not accessible by CPUs.
84074eee180SJérôme Glisse  *
841ff05c0c6SJérôme Glisse  * On error, for one virtual address in the range, the function will mark the
842ff05c0c6SJérôme Glisse  * corresponding HMM pfn entry with an error flag.
84374eee180SJérôme Glisse  *
84474eee180SJérôme Glisse  * Expected use pattern:
84574eee180SJérôme Glisse  * retry:
84674eee180SJérôme Glisse  *   down_read(&mm->mmap_sem);
84774eee180SJérôme Glisse  *   // Find vma and address device wants to fault, initialize hmm_pfn_t
84874eee180SJérôme Glisse  *   // array accordingly
84908232a45SJérôme Glisse  *   ret = hmm_vma_fault(range, write, block);
85074eee180SJérôme Glisse  *   switch (ret) {
85174eee180SJérôme Glisse  *   case -EAGAIN:
85208232a45SJérôme Glisse  *     hmm_vma_range_done(range);
85374eee180SJérôme Glisse  *     // You might want to rate limit or yield to play nicely, you may
85474eee180SJérôme Glisse  *     // also commit any valid pfn in the array assuming that you are
85574eee180SJérôme Glisse  *     // getting true from hmm_vma_range_monitor_end()
85674eee180SJérôme Glisse  *     goto retry;
85774eee180SJérôme Glisse  *   case 0:
85874eee180SJérôme Glisse  *     break;
85986586a41SJérôme Glisse  *   case -ENOMEM:
86086586a41SJérôme Glisse  *   case -EINVAL:
86186586a41SJérôme Glisse  *   case -EPERM:
86274eee180SJérôme Glisse  *   default:
86374eee180SJérôme Glisse  *     // Handle error !
86474eee180SJérôme Glisse  *     up_read(&mm->mmap_sem)
86574eee180SJérôme Glisse  *     return;
86674eee180SJérôme Glisse  *   }
86774eee180SJérôme Glisse  *   // Take device driver lock that serialize device page table update
86874eee180SJérôme Glisse  *   driver_lock_device_page_table_update();
86908232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_range_done(range);
87074eee180SJérôme Glisse  *   // Commit pfns we got from hmm_vma_fault()
87174eee180SJérôme Glisse  *   driver_unlock_device_page_table_update();
87274eee180SJérôme Glisse  *   up_read(&mm->mmap_sem)
87374eee180SJérôme Glisse  *
87474eee180SJérôme Glisse  * YOU MUST CALL hmm_vma_range_done() AFTER THIS FUNCTION RETURN SUCCESS (0)
87574eee180SJérôme Glisse  * BEFORE FREEING THE range struct OR YOU WILL HAVE SERIOUS MEMORY CORRUPTION !
87674eee180SJérôme Glisse  *
87774eee180SJérôme Glisse  * YOU HAVE BEEN WARNED !
87874eee180SJérôme Glisse  */
8792aee09d8SJérôme Glisse int hmm_vma_fault(struct hmm_range *range, bool block)
88074eee180SJérôme Glisse {
88108232a45SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = range->vma;
88208232a45SJérôme Glisse 	unsigned long start = range->start;
88374eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
88474eee180SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
88574eee180SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
88674eee180SJérôme Glisse 	int ret;
88774eee180SJérôme Glisse 
88874eee180SJérôme Glisse 	/* Sanity check, this really should not happen ! */
88908232a45SJérôme Glisse 	if (range->start < vma->vm_start || range->start >= vma->vm_end)
89074eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
89108232a45SJérôme Glisse 	if (range->end < vma->vm_start || range->end > vma->vm_end)
89274eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
89374eee180SJérôme Glisse 
89474eee180SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
89574eee180SJérôme Glisse 	if (!hmm) {
896f88a1e90SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range, range->pfns, range->start, range->end);
89774eee180SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
89874eee180SJérôme Glisse 	}
89974eee180SJérôme Glisse 	/* Caller must have registered a mirror using hmm_mirror_register() */
90074eee180SJérôme Glisse 	if (!hmm->mmu_notifier.ops)
90174eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
90274eee180SJérôme Glisse 
903855ce7d2SJérôme Glisse 	/* FIXME support hugetlb fs */
904e1fb4a08SDave Jiang 	if (is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL) ||
905e1fb4a08SDave Jiang 			vma_is_dax(vma)) {
906855ce7d2SJérôme Glisse 		hmm_pfns_special(range);
907855ce7d2SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
908855ce7d2SJérôme Glisse 	}
909855ce7d2SJérôme Glisse 
91086586a41SJérôme Glisse 	if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
91186586a41SJérôme Glisse 		/*
91286586a41SJérôme Glisse 		 * If vma do not allow read access, then assume that it does
91386586a41SJérôme Glisse 		 * not allow write access, either. Architecture that allow
91486586a41SJérôme Glisse 		 * write without read access are not supported by HMM, because
91586586a41SJérôme Glisse 		 * operations such has atomic access would not work.
91686586a41SJérôme Glisse 		 */
917f88a1e90SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range, range->pfns, range->start, range->end);
91886586a41SJérôme Glisse 		return -EPERM;
91986586a41SJérôme Glisse 	}
92074eee180SJérôme Glisse 
92186586a41SJérôme Glisse 	/* Initialize range to track CPU page table update */
92286586a41SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
92386586a41SJérôme Glisse 	range->valid = true;
92486586a41SJérôme Glisse 	list_add_rcu(&range->list, &hmm->ranges);
92586586a41SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
92686586a41SJérôme Glisse 
92774eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.fault = true;
92874eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.block = block;
92974eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.range = range;
93074eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
93174eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.last = range->start;
93274eee180SJérôme Glisse 
93374eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.vma = vma;
93474eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.mm = vma->vm_mm;
93574eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_entry = NULL;
93674eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.test_walk = NULL;
93774eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
93874eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
93974eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
94074eee180SJérôme Glisse 
94174eee180SJérôme Glisse 	do {
94208232a45SJérôme Glisse 		ret = walk_page_range(start, range->end, &mm_walk);
94374eee180SJérôme Glisse 		start = hmm_vma_walk.last;
94474eee180SJérôme Glisse 	} while (ret == -EAGAIN);
94574eee180SJérôme Glisse 
94674eee180SJérôme Glisse 	if (ret) {
94774eee180SJérôme Glisse 		unsigned long i;
94874eee180SJérôme Glisse 
94974eee180SJérôme Glisse 		i = (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
950f88a1e90SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range, &range->pfns[i], hmm_vma_walk.last,
951f88a1e90SJérôme Glisse 			       range->end);
95208232a45SJérôme Glisse 		hmm_vma_range_done(range);
95374eee180SJérôme Glisse 	}
95474eee180SJérôme Glisse 	return ret;
95574eee180SJérôme Glisse }
95674eee180SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_fault);
957c0b12405SJérôme Glisse #endif /* IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR) */
9584ef589dcSJérôme Glisse 
9594ef589dcSJérôme Glisse 
960df6ad698SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) ||  IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PUBLIC)
9614ef589dcSJérôme Glisse struct page *hmm_vma_alloc_locked_page(struct vm_area_struct *vma,
9624ef589dcSJérôme Glisse 				       unsigned long addr)
9634ef589dcSJérôme Glisse {
9644ef589dcSJérôme Glisse 	struct page *page;
9654ef589dcSJérôme Glisse 
9664ef589dcSJérôme Glisse 	page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, addr);
9674ef589dcSJérôme Glisse 	if (!page)
9684ef589dcSJérôme Glisse 		return NULL;
9694ef589dcSJérôme Glisse 	lock_page(page);
9704ef589dcSJérôme Glisse 	return page;
9714ef589dcSJérôme Glisse }
9724ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_alloc_locked_page);
9734ef589dcSJérôme Glisse 
9744ef589dcSJérôme Glisse 
9754ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_release(struct percpu_ref *ref)
9764ef589dcSJérôme Glisse {
9774ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
9784ef589dcSJérôme Glisse 
9794ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
9804ef589dcSJérôme Glisse 	complete(&devmem->completion);
9814ef589dcSJérôme Glisse }
9824ef589dcSJérôme Glisse 
9834ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_exit(void *data)
9844ef589dcSJérôme Glisse {
9854ef589dcSJérôme Glisse 	struct percpu_ref *ref = data;
9864ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
9874ef589dcSJérôme Glisse 
9884ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
989bbecd94eSDan Williams 	wait_for_completion(&devmem->completion);
9904ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_exit(ref);
9914ef589dcSJérôme Glisse }
9924ef589dcSJérôme Glisse 
993bbecd94eSDan Williams static void hmm_devmem_ref_kill(struct percpu_ref *ref)
9944ef589dcSJérôme Glisse {
9954ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
9964ef589dcSJérôme Glisse 
9974ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
9984ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_kill(ref);
9994ef589dcSJérôme Glisse }
10004ef589dcSJérôme Glisse 
10014ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_fault(struct vm_area_struct *vma,
10024ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned long addr,
10034ef589dcSJérôme Glisse 			    const struct page *page,
10044ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned int flags,
10054ef589dcSJérôme Glisse 			    pmd_t *pmdp)
10064ef589dcSJérôme Glisse {
10074ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = page->pgmap->data;
10084ef589dcSJérôme Glisse 
10094ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem->ops->fault(devmem, vma, addr, page, flags, pmdp);
10104ef589dcSJérôme Glisse }
10114ef589dcSJérôme Glisse 
10124ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_free(struct page *page, void *data)
10134ef589dcSJérôme Glisse {
10144ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
10154ef589dcSJérôme Glisse 
10162fa147bdSDan Williams 	page->mapping = NULL;
10172fa147bdSDan Williams 
10184ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops->free(devmem, page);
10194ef589dcSJérôme Glisse }
10204ef589dcSJérôme Glisse 
10214ef589dcSJérôme Glisse /*
10224ef589dcSJérôme Glisse  * hmm_devmem_add() - hotplug ZONE_DEVICE memory for device memory
10234ef589dcSJérôme Glisse  *
10244ef589dcSJérôme Glisse  * @ops: memory event device driver callback (see struct hmm_devmem_ops)
10254ef589dcSJérôme Glisse  * @device: device struct to bind the resource too
10264ef589dcSJérôme Glisse  * @size: size in bytes of the device memory to add
10274ef589dcSJérôme Glisse  * Returns: pointer to new hmm_devmem struct ERR_PTR otherwise
10284ef589dcSJérôme Glisse  *
10294ef589dcSJérôme Glisse  * This function first finds an empty range of physical address big enough to
10304ef589dcSJérôme Glisse  * contain the new resource, and then hotplugs it as ZONE_DEVICE memory, which
10314ef589dcSJérôme Glisse  * in turn allocates struct pages. It does not do anything beyond that; all
10324ef589dcSJérôme Glisse  * events affecting the memory will go through the various callbacks provided
10334ef589dcSJérôme Glisse  * by hmm_devmem_ops struct.
10344ef589dcSJérôme Glisse  *
10354ef589dcSJérôme Glisse  * Device driver should call this function during device initialization and
10364ef589dcSJérôme Glisse  * is then responsible of memory management. HMM only provides helpers.
10374ef589dcSJérôme Glisse  */
10384ef589dcSJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add(const struct hmm_devmem_ops *ops,
10394ef589dcSJérôme Glisse 				  struct device *device,
10404ef589dcSJérôme Glisse 				  unsigned long size)
10414ef589dcSJérôme Glisse {
10424ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
10434ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t addr;
1044bbecd94eSDan Williams 	void *result;
10454ef589dcSJérôme Glisse 	int ret;
10464ef589dcSJérôme Glisse 
1047e7638488SDan Williams 	dev_pagemap_get_ops();
10484ef589dcSJérôme Glisse 
104958ef15b7SDan Williams 	devmem = devm_kzalloc(device, sizeof(*devmem), GFP_KERNEL);
10504ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem)
10514ef589dcSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
10524ef589dcSJérôme Glisse 
10534ef589dcSJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
10544ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
10554ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
10564ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource = NULL;
10574ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->device = device;
10584ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
10594ef589dcSJérôme Glisse 
10604ef589dcSJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
10614ef589dcSJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
10624ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
106358ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
10644ef589dcSJérôme Glisse 
106558ef15b7SDan Williams 	ret = devm_add_action_or_reset(device, hmm_devmem_ref_exit, &devmem->ref);
10664ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
106758ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
10684ef589dcSJérôme Glisse 
10694ef589dcSJérôme Glisse 	size = ALIGN(size, PA_SECTION_SIZE);
10704ef589dcSJérôme Glisse 	addr = min((unsigned long)iomem_resource.end,
10714ef589dcSJérôme Glisse 		   (1UL << MAX_PHYSMEM_BITS) - 1);
10724ef589dcSJérôme Glisse 	addr = addr - size + 1UL;
10734ef589dcSJérôme Glisse 
10744ef589dcSJérôme Glisse 	/*
10754ef589dcSJérôme Glisse 	 * FIXME add a new helper to quickly walk resource tree and find free
10764ef589dcSJérôme Glisse 	 * range
10774ef589dcSJérôme Glisse 	 *
10784ef589dcSJérôme Glisse 	 * FIXME what about ioport_resource resource ?
10794ef589dcSJérôme Glisse 	 */
10804ef589dcSJérôme Glisse 	for (; addr > size && addr >= iomem_resource.start; addr -= size) {
10814ef589dcSJérôme Glisse 		ret = region_intersects(addr, size, 0, IORES_DESC_NONE);
10824ef589dcSJérôme Glisse 		if (ret != REGION_DISJOINT)
10834ef589dcSJérôme Glisse 			continue;
10844ef589dcSJérôme Glisse 
10854ef589dcSJérôme Glisse 		devmem->resource = devm_request_mem_region(device, addr, size,
10864ef589dcSJérôme Glisse 							   dev_name(device));
108758ef15b7SDan Williams 		if (!devmem->resource)
108858ef15b7SDan Williams 			return ERR_PTR(-ENOMEM);
10894ef589dcSJérôme Glisse 		break;
10904ef589dcSJérôme Glisse 	}
109158ef15b7SDan Williams 	if (!devmem->resource)
109258ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(-ERANGE);
10934ef589dcSJérôme Glisse 
10944ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource->desc = IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY;
10954ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
10964ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
10974ef589dcSJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
10984ef589dcSJérôme Glisse 
1099bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
1100bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.res = *devmem->resource;
1101bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.page_fault = hmm_devmem_fault;
1102bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.page_free = hmm_devmem_free;
1103bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.altmap_valid = false;
1104bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.ref = &devmem->ref;
1105bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.data = devmem;
1106bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.kill = hmm_devmem_ref_kill;
110758ef15b7SDan Williams 
1108bbecd94eSDan Williams 	result = devm_memremap_pages(devmem->device, &devmem->pagemap);
1109bbecd94eSDan Williams 	if (IS_ERR(result))
1110bbecd94eSDan Williams 		return result;
11114ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem;
11124ef589dcSJérôme Glisse }
1113*02917e9fSDan Williams EXPORT_SYMBOL_GPL(hmm_devmem_add);
11144ef589dcSJérôme Glisse 
1115d3df0a42SJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add_resource(const struct hmm_devmem_ops *ops,
1116d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct device *device,
1117d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct resource *res)
1118d3df0a42SJérôme Glisse {
1119d3df0a42SJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
1120bbecd94eSDan Williams 	void *result;
1121d3df0a42SJérôme Glisse 	int ret;
1122d3df0a42SJérôme Glisse 
1123d3df0a42SJérôme Glisse 	if (res->desc != IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY)
1124d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1125d3df0a42SJérôme Glisse 
1126e7638488SDan Williams 	dev_pagemap_get_ops();
1127d3df0a42SJérôme Glisse 
112858ef15b7SDan Williams 	devmem = devm_kzalloc(device, sizeof(*devmem), GFP_KERNEL);
1129d3df0a42SJérôme Glisse 	if (!devmem)
1130d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1131d3df0a42SJérôme Glisse 
1132d3df0a42SJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
1133d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
1134d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
1135d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->resource = res;
1136d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->device = device;
1137d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
1138d3df0a42SJérôme Glisse 
1139d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
1140d3df0a42SJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
1141d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
114258ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
1143d3df0a42SJérôme Glisse 
114458ef15b7SDan Williams 	ret = devm_add_action_or_reset(device, hmm_devmem_ref_exit,
114558ef15b7SDan Williams 			&devmem->ref);
1146d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
114758ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
1148d3df0a42SJérôme Glisse 
1149d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
1150d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
1151d3df0a42SJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
1152d3df0a42SJérôme Glisse 
1153bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PUBLIC;
1154bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.res = *devmem->resource;
1155bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.page_fault = hmm_devmem_fault;
1156bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.page_free = hmm_devmem_free;
1157bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.altmap_valid = false;
1158bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.ref = &devmem->ref;
1159bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.data = devmem;
1160bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.kill = hmm_devmem_ref_kill;
116158ef15b7SDan Williams 
1162bbecd94eSDan Williams 	result = devm_memremap_pages(devmem->device, &devmem->pagemap);
1163bbecd94eSDan Williams 	if (IS_ERR(result))
1164bbecd94eSDan Williams 		return result;
1165d3df0a42SJérôme Glisse 	return devmem;
1166d3df0a42SJérôme Glisse }
1167*02917e9fSDan Williams EXPORT_SYMBOL_GPL(hmm_devmem_add_resource);
1168d3df0a42SJérôme Glisse 
11694ef589dcSJérôme Glisse /*
1170858b54daSJérôme Glisse  * A device driver that wants to handle multiple devices memory through a
1171858b54daSJérôme Glisse  * single fake device can use hmm_device to do so. This is purely a helper
1172858b54daSJérôme Glisse  * and it is not needed to make use of any HMM functionality.
1173858b54daSJérôme Glisse  */
1174858b54daSJérôme Glisse #define HMM_DEVICE_MAX 256
1175858b54daSJérôme Glisse 
1176858b54daSJérôme Glisse static DECLARE_BITMAP(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1177858b54daSJérôme Glisse static DEFINE_SPINLOCK(hmm_device_lock);
1178858b54daSJérôme Glisse static struct class *hmm_device_class;
1179858b54daSJérôme Glisse static dev_t hmm_device_devt;
1180858b54daSJérôme Glisse 
1181858b54daSJérôme Glisse static void hmm_device_release(struct device *device)
1182858b54daSJérôme Glisse {
1183858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1184858b54daSJérôme Glisse 
1185858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = container_of(device, struct hmm_device, device);
1186858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1187858b54daSJérôme Glisse 	clear_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1188858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1189858b54daSJérôme Glisse 
1190858b54daSJérôme Glisse 	kfree(hmm_device);
1191858b54daSJérôme Glisse }
1192858b54daSJérôme Glisse 
1193858b54daSJérôme Glisse struct hmm_device *hmm_device_new(void *drvdata)
1194858b54daSJérôme Glisse {
1195858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1196858b54daSJérôme Glisse 
1197858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = kzalloc(sizeof(*hmm_device), GFP_KERNEL);
1198858b54daSJérôme Glisse 	if (!hmm_device)
1199858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1200858b54daSJérôme Glisse 
1201858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1202858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->minor = find_first_zero_bit(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1203858b54daSJérôme Glisse 	if (hmm_device->minor >= HMM_DEVICE_MAX) {
1204858b54daSJérôme Glisse 		spin_unlock(&hmm_device_lock);
1205858b54daSJérôme Glisse 		kfree(hmm_device);
1206858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EBUSY);
1207858b54daSJérôme Glisse 	}
1208858b54daSJérôme Glisse 	set_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1209858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1210858b54daSJérôme Glisse 
1211858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_name(&hmm_device->device, "hmm_device%d", hmm_device->minor);
1212858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.devt = MKDEV(MAJOR(hmm_device_devt),
1213858b54daSJérôme Glisse 					hmm_device->minor);
1214858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.release = hmm_device_release;
1215858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_drvdata(&hmm_device->device, drvdata);
1216858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.class = hmm_device_class;
1217858b54daSJérôme Glisse 	device_initialize(&hmm_device->device);
1218858b54daSJérôme Glisse 
1219858b54daSJérôme Glisse 	return hmm_device;
1220858b54daSJérôme Glisse }
1221858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_new);
1222858b54daSJérôme Glisse 
1223858b54daSJérôme Glisse void hmm_device_put(struct hmm_device *hmm_device)
1224858b54daSJérôme Glisse {
1225858b54daSJérôme Glisse 	put_device(&hmm_device->device);
1226858b54daSJérôme Glisse }
1227858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_put);
1228858b54daSJérôme Glisse 
1229858b54daSJérôme Glisse static int __init hmm_init(void)
1230858b54daSJérôme Glisse {
1231858b54daSJérôme Glisse 	int ret;
1232858b54daSJérôme Glisse 
1233858b54daSJérôme Glisse 	ret = alloc_chrdev_region(&hmm_device_devt, 0,
1234858b54daSJérôme Glisse 				  HMM_DEVICE_MAX,
1235858b54daSJérôme Glisse 				  "hmm_device");
1236858b54daSJérôme Glisse 	if (ret)
1237858b54daSJérôme Glisse 		return ret;
1238858b54daSJérôme Glisse 
1239858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device_class = class_create(THIS_MODULE, "hmm_device");
1240858b54daSJérôme Glisse 	if (IS_ERR(hmm_device_class)) {
1241858b54daSJérôme Glisse 		unregister_chrdev_region(hmm_device_devt, HMM_DEVICE_MAX);
1242858b54daSJérôme Glisse 		return PTR_ERR(hmm_device_class);
1243858b54daSJérôme Glisse 	}
1244858b54daSJérôme Glisse 	return 0;
1245858b54daSJérôme Glisse }
1246858b54daSJérôme Glisse 
1247858b54daSJérôme Glisse device_initcall(hmm_init);
1248df6ad698SJérôme Glisse #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE || CONFIG_DEVICE_PUBLIC */
1249