xref: /linux/mm/hmm.c (revision 187229c2ddd12a5bb5cd6bb3fbef9ecbc6eead92)
1c942fddfSThomas Gleixner // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2133ff0eaSJérôme Glisse /*
3133ff0eaSJérôme Glisse  * Copyright 2013 Red Hat Inc.
4133ff0eaSJérôme Glisse  *
5f813f219SJérôme Glisse  * Authors: Jérôme Glisse <jglisse@redhat.com>
6133ff0eaSJérôme Glisse  */
7133ff0eaSJérôme Glisse /*
8133ff0eaSJérôme Glisse  * Refer to include/linux/hmm.h for information about heterogeneous memory
9133ff0eaSJérôme Glisse  * management or HMM for short.
10133ff0eaSJérôme Glisse  */
11133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/mm.h>
12133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/hmm.h>
13858b54daSJérôme Glisse #include <linux/init.h>
14da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/rmap.h>
15da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swap.h>
16133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/slab.h>
17133ff0eaSJérôme Glisse #include <linux/sched.h>
184ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/mmzone.h>
194ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/pagemap.h>
20da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/swapops.h>
21da4c3c73SJérôme Glisse #include <linux/hugetlb.h>
224ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memremap.h>
23c8a53b2dSJason Gunthorpe #include <linux/sched/mm.h>
247b2d55d2SJérôme Glisse #include <linux/jump_label.h>
2555c0ece8SJérôme Glisse #include <linux/dma-mapping.h>
26c0b12405SJérôme Glisse #include <linux/mmu_notifier.h>
274ef589dcSJérôme Glisse #include <linux/memory_hotplug.h>
284ef589dcSJérôme Glisse 
294ef589dcSJérôme Glisse #define PA_SECTION_SIZE (1UL << PA_SECTION_SHIFT)
30133ff0eaSJérôme Glisse 
316b368cd4SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR)
32c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops;
33c0b12405SJérôme Glisse 
34704f3f2cSJérôme Glisse /**
35704f3f2cSJérôme Glisse  * hmm_get_or_create - register HMM against an mm (HMM internal)
36704f3f2cSJérôme Glisse  *
37704f3f2cSJérôme Glisse  * @mm: mm struct to attach to
38704f3f2cSJérôme Glisse  * Returns: returns an HMM object, either by referencing the existing
39704f3f2cSJérôme Glisse  *          (per-process) object, or by creating a new one.
40704f3f2cSJérôme Glisse  *
41704f3f2cSJérôme Glisse  * This is not intended to be used directly by device drivers. If mm already
42704f3f2cSJérôme Glisse  * has an HMM struct then it get a reference on it and returns it. Otherwise
43704f3f2cSJérôme Glisse  * it allocates an HMM struct, initializes it, associate it with the mm and
44704f3f2cSJérôme Glisse  * returns it.
45704f3f2cSJérôme Glisse  */
46704f3f2cSJérôme Glisse static struct hmm *hmm_get_or_create(struct mm_struct *mm)
47704f3f2cSJérôme Glisse {
488a9320b7SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm;
49133ff0eaSJérôme Glisse 
508a9320b7SJason Gunthorpe 	lockdep_assert_held_exclusive(&mm->mmap_sem);
518a9320b7SJason Gunthorpe 
528a9320b7SJason Gunthorpe 	/* Abuse the page_table_lock to also protect mm->hmm. */
538a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
548a9320b7SJason Gunthorpe 	hmm = mm->hmm;
558a9320b7SJason Gunthorpe 	if (mm->hmm && kref_get_unless_zero(&mm->hmm->kref))
568a9320b7SJason Gunthorpe 		goto out_unlock;
578a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
58c0b12405SJérôme Glisse 
59c0b12405SJérôme Glisse 	hmm = kmalloc(sizeof(*hmm), GFP_KERNEL);
60c0b12405SJérôme Glisse 	if (!hmm)
61c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
62a3e0d41cSJérôme Glisse 	init_waitqueue_head(&hmm->wq);
63c0b12405SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->mirrors);
64c0b12405SJérôme Glisse 	init_rwsem(&hmm->mirrors_sem);
65c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = NULL;
66da4c3c73SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->ranges);
67a3e0d41cSJérôme Glisse 	mutex_init(&hmm->lock);
68704f3f2cSJérôme Glisse 	kref_init(&hmm->kref);
69a3e0d41cSJérôme Glisse 	hmm->notifiers = 0;
70c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mm = mm;
71c0b12405SJérôme Glisse 
7286a2d598SRalph Campbell 	hmm->mmu_notifier.ops = &hmm_mmu_notifier_ops;
738a9320b7SJason Gunthorpe 	if (__mmu_notifier_register(&hmm->mmu_notifier, mm)) {
7486a2d598SRalph Campbell 		kfree(hmm);
7586a2d598SRalph Campbell 		return NULL;
76133ff0eaSJérôme Glisse 	}
77133ff0eaSJérôme Glisse 
788a9320b7SJason Gunthorpe 	mmgrab(hmm->mm);
798a9320b7SJason Gunthorpe 
808a9320b7SJason Gunthorpe 	/*
818a9320b7SJason Gunthorpe 	 * We hold the exclusive mmap_sem here so we know that mm->hmm is
828a9320b7SJason Gunthorpe 	 * still NULL or 0 kref, and is safe to update.
838a9320b7SJason Gunthorpe 	 */
848a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
858a9320b7SJason Gunthorpe 	mm->hmm = hmm;
868a9320b7SJason Gunthorpe 
878a9320b7SJason Gunthorpe out_unlock:
888a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
898a9320b7SJason Gunthorpe 	return hmm;
908a9320b7SJason Gunthorpe }
918a9320b7SJason Gunthorpe 
926d7c3cdeSJason Gunthorpe static void hmm_free_rcu(struct rcu_head *rcu)
936d7c3cdeSJason Gunthorpe {
948a9320b7SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(rcu, struct hmm, rcu);
958a9320b7SJason Gunthorpe 
968a9320b7SJason Gunthorpe 	mmdrop(hmm->mm);
978a9320b7SJason Gunthorpe 	kfree(hmm);
986d7c3cdeSJason Gunthorpe }
996d7c3cdeSJason Gunthorpe 
100704f3f2cSJérôme Glisse static void hmm_free(struct kref *kref)
101704f3f2cSJérôme Glisse {
102704f3f2cSJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = container_of(kref, struct hmm, kref);
103704f3f2cSJérôme Glisse 
1048a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_lock(&hmm->mm->page_table_lock);
1058a9320b7SJason Gunthorpe 	if (hmm->mm->hmm == hmm)
1068a9320b7SJason Gunthorpe 		hmm->mm->hmm = NULL;
1078a9320b7SJason Gunthorpe 	spin_unlock(&hmm->mm->page_table_lock);
108704f3f2cSJérôme Glisse 
1098a9320b7SJason Gunthorpe 	mmu_notifier_unregister_no_release(&hmm->mmu_notifier, hmm->mm);
1106d7c3cdeSJason Gunthorpe 	mmu_notifier_call_srcu(&hmm->rcu, hmm_free_rcu);
111704f3f2cSJérôme Glisse }
112704f3f2cSJérôme Glisse 
113704f3f2cSJérôme Glisse static inline void hmm_put(struct hmm *hmm)
114704f3f2cSJérôme Glisse {
115704f3f2cSJérôme Glisse 	kref_put(&hmm->kref, hmm_free);
116704f3f2cSJérôme Glisse }
117704f3f2cSJérôme Glisse 
118a3e0d41cSJérôme Glisse static void hmm_release(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
119c0b12405SJérôme Glisse {
1206d7c3cdeSJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(mn, struct hmm, mmu_notifier);
121c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
122da4c3c73SJérôme Glisse 
1236d7c3cdeSJason Gunthorpe 	/* Bail out if hmm is in the process of being freed */
1246d7c3cdeSJason Gunthorpe 	if (!kref_get_unless_zero(&hmm->kref))
1256d7c3cdeSJason Gunthorpe 		return;
1266d7c3cdeSJason Gunthorpe 
12747f24598SJason Gunthorpe 	/*
12847f24598SJason Gunthorpe 	 * Since hmm_range_register() holds the mmget() lock hmm_release() is
12947f24598SJason Gunthorpe 	 * prevented as long as a range exists.
13047f24598SJason Gunthorpe 	 */
13147f24598SJason Gunthorpe 	WARN_ON(!list_empty_careful(&hmm->ranges));
132e1401513SRalph Campbell 
133e1401513SRalph Campbell 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
134e1401513SRalph Campbell 	mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors, struct hmm_mirror,
135e1401513SRalph Campbell 					  list);
136e1401513SRalph Campbell 	while (mirror) {
137e1401513SRalph Campbell 		list_del_init(&mirror->list);
138e1401513SRalph Campbell 		if (mirror->ops->release) {
139e1401513SRalph Campbell 			/*
140085ea250SRalph Campbell 			 * Drop mirrors_sem so the release callback can wait
141085ea250SRalph Campbell 			 * on any pending work that might itself trigger a
142085ea250SRalph Campbell 			 * mmu_notifier callback and thus would deadlock with
143085ea250SRalph Campbell 			 * us.
144e1401513SRalph Campbell 			 */
145e1401513SRalph Campbell 			up_write(&hmm->mirrors_sem);
146e1401513SRalph Campbell 			mirror->ops->release(mirror);
147e1401513SRalph Campbell 			down_write(&hmm->mirrors_sem);
148e1401513SRalph Campbell 		}
149e1401513SRalph Campbell 		mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors,
150e1401513SRalph Campbell 						  struct hmm_mirror, list);
151e1401513SRalph Campbell 	}
152e1401513SRalph Campbell 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
153704f3f2cSJérôme Glisse 
154704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
155e1401513SRalph Campbell }
156e1401513SRalph Campbell 
15793065ac7SMichal Hocko static int hmm_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *mn,
158a3e0d41cSJérôme Glisse 			const struct mmu_notifier_range *nrange)
159c0b12405SJérôme Glisse {
1606d7c3cdeSJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(mn, struct hmm, mmu_notifier);
161a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
162ec131b2dSJérôme Glisse 	struct hmm_update update;
163a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range;
164a3e0d41cSJérôme Glisse 	int ret = 0;
165c0b12405SJérôme Glisse 
1666d7c3cdeSJason Gunthorpe 	if (!kref_get_unless_zero(&hmm->kref))
1676d7c3cdeSJason Gunthorpe 		return 0;
168c0b12405SJérôme Glisse 
169a3e0d41cSJérôme Glisse 	update.start = nrange->start;
170a3e0d41cSJérôme Glisse 	update.end = nrange->end;
171ec131b2dSJérôme Glisse 	update.event = HMM_UPDATE_INVALIDATE;
172dfcd6660SJérôme Glisse 	update.blockable = mmu_notifier_range_blockable(nrange);
173a3e0d41cSJérôme Glisse 
174dfcd6660SJérôme Glisse 	if (mmu_notifier_range_blockable(nrange))
175a3e0d41cSJérôme Glisse 		mutex_lock(&hmm->lock);
176a3e0d41cSJérôme Glisse 	else if (!mutex_trylock(&hmm->lock)) {
177a3e0d41cSJérôme Glisse 		ret = -EAGAIN;
178a3e0d41cSJérôme Glisse 		goto out;
179a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
180a3e0d41cSJérôme Glisse 	hmm->notifiers++;
181a3e0d41cSJérôme Glisse 	list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
182a3e0d41cSJérôme Glisse 		if (update.end < range->start || update.start >= range->end)
183a3e0d41cSJérôme Glisse 			continue;
184a3e0d41cSJérôme Glisse 
185a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->valid = false;
186a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
187a3e0d41cSJérôme Glisse 	mutex_unlock(&hmm->lock);
188a3e0d41cSJérôme Glisse 
189dfcd6660SJérôme Glisse 	if (mmu_notifier_range_blockable(nrange))
190a3e0d41cSJérôme Glisse 		down_read(&hmm->mirrors_sem);
191a3e0d41cSJérôme Glisse 	else if (!down_read_trylock(&hmm->mirrors_sem)) {
192a3e0d41cSJérôme Glisse 		ret = -EAGAIN;
193a3e0d41cSJérôme Glisse 		goto out;
194a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
195a3e0d41cSJérôme Glisse 	list_for_each_entry(mirror, &hmm->mirrors, list) {
196a3e0d41cSJérôme Glisse 		int ret;
197a3e0d41cSJérôme Glisse 
198a3e0d41cSJérôme Glisse 		ret = mirror->ops->sync_cpu_device_pagetables(mirror, &update);
199085ea250SRalph Campbell 		if (!update.blockable && ret == -EAGAIN)
200085ea250SRalph Campbell 			break;
201a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
202a3e0d41cSJérôme Glisse 	up_read(&hmm->mirrors_sem);
203a3e0d41cSJérôme Glisse 
204a3e0d41cSJérôme Glisse out:
205704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
206704f3f2cSJérôme Glisse 	return ret;
207c0b12405SJérôme Glisse }
208c0b12405SJérôme Glisse 
209c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_end(struct mmu_notifier *mn,
210a3e0d41cSJérôme Glisse 			const struct mmu_notifier_range *nrange)
211c0b12405SJérôme Glisse {
2126d7c3cdeSJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = container_of(mn, struct hmm, mmu_notifier);
213c0b12405SJérôme Glisse 
2146d7c3cdeSJason Gunthorpe 	if (!kref_get_unless_zero(&hmm->kref))
2156d7c3cdeSJason Gunthorpe 		return;
216c0b12405SJérôme Glisse 
217a3e0d41cSJérôme Glisse 	mutex_lock(&hmm->lock);
218a3e0d41cSJérôme Glisse 	hmm->notifiers--;
219a3e0d41cSJérôme Glisse 	if (!hmm->notifiers) {
220a3e0d41cSJérôme Glisse 		struct hmm_range *range;
221a3e0d41cSJérôme Glisse 
222a3e0d41cSJérôme Glisse 		list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
223a3e0d41cSJérôme Glisse 			if (range->valid)
224a3e0d41cSJérôme Glisse 				continue;
225a3e0d41cSJérôme Glisse 			range->valid = true;
226a3e0d41cSJérôme Glisse 		}
227a3e0d41cSJérôme Glisse 		wake_up_all(&hmm->wq);
228a3e0d41cSJérôme Glisse 	}
229a3e0d41cSJérôme Glisse 	mutex_unlock(&hmm->lock);
230a3e0d41cSJérôme Glisse 
231704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
232c0b12405SJérôme Glisse }
233c0b12405SJérôme Glisse 
234c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops = {
235e1401513SRalph Campbell 	.release		= hmm_release,
236c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_start	= hmm_invalidate_range_start,
237c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_end	= hmm_invalidate_range_end,
238c0b12405SJérôme Glisse };
239c0b12405SJérôme Glisse 
240c0b12405SJérôme Glisse /*
241c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_register() - register a mirror against an mm
242c0b12405SJérôme Glisse  *
243c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
244c0b12405SJérôme Glisse  * @mm: mm to register against
245085ea250SRalph Campbell  * Return: 0 on success, -ENOMEM if no memory, -EINVAL if invalid arguments
246c0b12405SJérôme Glisse  *
247c0b12405SJérôme Glisse  * To start mirroring a process address space, the device driver must register
248c0b12405SJérôme Glisse  * an HMM mirror struct.
249c0b12405SJérôme Glisse  */
250c0b12405SJérôme Glisse int hmm_mirror_register(struct hmm_mirror *mirror, struct mm_struct *mm)
251c0b12405SJérôme Glisse {
2528a1a0cd0SJason Gunthorpe 	lockdep_assert_held_exclusive(&mm->mmap_sem);
2538a1a0cd0SJason Gunthorpe 
254c0b12405SJérôme Glisse 	/* Sanity check */
255c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm || !mirror || !mirror->ops)
256c0b12405SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
257c0b12405SJérôme Glisse 
258704f3f2cSJérôme Glisse 	mirror->hmm = hmm_get_or_create(mm);
259c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mirror->hmm)
260c0b12405SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
261c0b12405SJérôme Glisse 
262c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
263c0b12405SJérôme Glisse 	list_add(&mirror->list, &mirror->hmm->mirrors);
264c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
265c0b12405SJérôme Glisse 
266c0b12405SJérôme Glisse 	return 0;
267c0b12405SJérôme Glisse }
268c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_register);
269c0b12405SJérôme Glisse 
270c0b12405SJérôme Glisse /*
271c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_unregister() - unregister a mirror
272c0b12405SJérôme Glisse  *
273085ea250SRalph Campbell  * @mirror: mirror struct to unregister
274c0b12405SJérôme Glisse  *
275c0b12405SJérôme Glisse  * Stop mirroring a process address space, and cleanup.
276c0b12405SJérôme Glisse  */
277c0b12405SJérôme Glisse void hmm_mirror_unregister(struct hmm_mirror *mirror)
278c0b12405SJérôme Glisse {
279*187229c2SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = mirror->hmm;
280c01cbba2SJérôme Glisse 
281c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
282e1401513SRalph Campbell 	list_del_init(&mirror->list);
283c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
284704f3f2cSJérôme Glisse 	hmm_put(hmm);
285c0b12405SJérôme Glisse }
286c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_unregister);
287da4c3c73SJérôme Glisse 
28874eee180SJérôme Glisse struct hmm_vma_walk {
28974eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range	*range;
290992de9a8SJérôme Glisse 	struct dev_pagemap	*pgmap;
29174eee180SJérôme Glisse 	unsigned long		last;
29274eee180SJérôme Glisse 	bool			fault;
29374eee180SJérôme Glisse 	bool			block;
29474eee180SJérôme Glisse };
29574eee180SJérôme Glisse 
2962aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_do_fault(struct mm_walk *walk, unsigned long addr,
2972aee09d8SJérôme Glisse 			    bool write_fault, uint64_t *pfn)
29874eee180SJérôme Glisse {
2999b1ae605SKuehling, Felix 	unsigned int flags = FAULT_FLAG_REMOTE;
30074eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
301f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
30274eee180SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
30350a7ca3cSSouptick Joarder 	vm_fault_t ret;
30474eee180SJérôme Glisse 
30574eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->block ? 0 : FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
3062aee09d8SJérôme Glisse 	flags |= write_fault ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
30750a7ca3cSSouptick Joarder 	ret = handle_mm_fault(vma, addr, flags);
30850a7ca3cSSouptick Joarder 	if (ret & VM_FAULT_RETRY)
30973231612SJérôme Glisse 		return -EAGAIN;
31050a7ca3cSSouptick Joarder 	if (ret & VM_FAULT_ERROR) {
311f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_ERROR];
31274eee180SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
31374eee180SJérôme Glisse 	}
31474eee180SJérôme Glisse 
31573231612SJérôme Glisse 	return -EBUSY;
31674eee180SJérôme Glisse }
31774eee180SJérôme Glisse 
318da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_pfns_bad(unsigned long addr,
319da4c3c73SJérôme Glisse 			unsigned long end,
320da4c3c73SJérôme Glisse 			struct mm_walk *walk)
321da4c3c73SJérôme Glisse {
322c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
323c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
324ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
325da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
326da4c3c73SJérôme Glisse 
327da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
328da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++)
329f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = range->values[HMM_PFN_ERROR];
330da4c3c73SJérôme Glisse 
331da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
332da4c3c73SJérôme Glisse }
333da4c3c73SJérôme Glisse 
3345504ed29SJérôme Glisse /*
3355504ed29SJérôme Glisse  * hmm_vma_walk_hole() - handle a range lacking valid pmd or pte(s)
3365504ed29SJérôme Glisse  * @start: range virtual start address (inclusive)
3375504ed29SJérôme Glisse  * @end: range virtual end address (exclusive)
3382aee09d8SJérôme Glisse  * @fault: should we fault or not ?
3392aee09d8SJérôme Glisse  * @write_fault: write fault ?
3405504ed29SJérôme Glisse  * @walk: mm_walk structure
341085ea250SRalph Campbell  * Return: 0 on success, -EBUSY after page fault, or page fault error
3425504ed29SJérôme Glisse  *
3435504ed29SJérôme Glisse  * This function will be called whenever pmd_none() or pte_none() returns true,
3445504ed29SJérôme Glisse  * or whenever there is no page directory covering the virtual address range.
3455504ed29SJérôme Glisse  */
3462aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole_(unsigned long addr, unsigned long end,
3472aee09d8SJérôme Glisse 			      bool fault, bool write_fault,
348da4c3c73SJérôme Glisse 			      struct mm_walk *walk)
349da4c3c73SJérôme Glisse {
35074eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
35174eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
352ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
35363d5066fSJérôme Glisse 	unsigned long i, page_size;
354da4c3c73SJérôme Glisse 
35574eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
35663d5066fSJérôme Glisse 	page_size = hmm_range_page_size(range);
35763d5066fSJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> range->page_shift;
35863d5066fSJérôme Glisse 
35963d5066fSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += page_size, i++) {
360f88a1e90SJérôme Glisse 		pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
3612aee09d8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault) {
36274eee180SJérôme Glisse 			int ret;
363da4c3c73SJérôme Glisse 
3642aee09d8SJérôme Glisse 			ret = hmm_vma_do_fault(walk, addr, write_fault,
3652aee09d8SJérôme Glisse 					       &pfns[i]);
36673231612SJérôme Glisse 			if (ret != -EBUSY)
36774eee180SJérôme Glisse 				return ret;
36874eee180SJérôme Glisse 		}
36974eee180SJérôme Glisse 	}
37074eee180SJérôme Glisse 
37173231612SJérôme Glisse 	return (fault || write_fault) ? -EBUSY : 0;
3722aee09d8SJérôme Glisse }
3732aee09d8SJérôme Glisse 
3742aee09d8SJérôme Glisse static inline void hmm_pte_need_fault(const struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk,
3752aee09d8SJérôme Glisse 				      uint64_t pfns, uint64_t cpu_flags,
3762aee09d8SJérôme Glisse 				      bool *fault, bool *write_fault)
3772aee09d8SJérôme Glisse {
378f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
379f88a1e90SJérôme Glisse 
3802aee09d8SJérôme Glisse 	if (!hmm_vma_walk->fault)
3812aee09d8SJérôme Glisse 		return;
3822aee09d8SJérôme Glisse 
383023a019aSJérôme Glisse 	/*
384023a019aSJérôme Glisse 	 * So we not only consider the individual per page request we also
385023a019aSJérôme Glisse 	 * consider the default flags requested for the range. The API can
386023a019aSJérôme Glisse 	 * be use in 2 fashions. The first one where the HMM user coalesce
387023a019aSJérôme Glisse 	 * multiple page fault into one request and set flags per pfns for
388023a019aSJérôme Glisse 	 * of those faults. The second one where the HMM user want to pre-
389023a019aSJérôme Glisse 	 * fault a range with specific flags. For the latter one it is a
390023a019aSJérôme Glisse 	 * waste to have the user pre-fill the pfn arrays with a default
391023a019aSJérôme Glisse 	 * flags value.
392023a019aSJérôme Glisse 	 */
393023a019aSJérôme Glisse 	pfns = (pfns & range->pfn_flags_mask) | range->default_flags;
394023a019aSJérôme Glisse 
3952aee09d8SJérôme Glisse 	/* We aren't ask to do anything ... */
396f88a1e90SJérôme Glisse 	if (!(pfns & range->flags[HMM_PFN_VALID]))
3972aee09d8SJérôme Glisse 		return;
398f88a1e90SJérôme Glisse 	/* If this is device memory than only fault if explicitly requested */
399f88a1e90SJérôme Glisse 	if ((cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE])) {
400f88a1e90SJérôme Glisse 		/* Do we fault on device memory ? */
401f88a1e90SJérôme Glisse 		if (pfns & range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE]) {
402f88a1e90SJérôme Glisse 			*write_fault = pfns & range->flags[HMM_PFN_WRITE];
403f88a1e90SJérôme Glisse 			*fault = true;
404f88a1e90SJérôme Glisse 		}
4052aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4062aee09d8SJérôme Glisse 	}
407f88a1e90SJérôme Glisse 
408f88a1e90SJérôme Glisse 	/* If CPU page table is not valid then we need to fault */
409f88a1e90SJérôme Glisse 	*fault = !(cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_VALID]);
410f88a1e90SJérôme Glisse 	/* Need to write fault ? */
411f88a1e90SJérôme Glisse 	if ((pfns & range->flags[HMM_PFN_WRITE]) &&
412f88a1e90SJérôme Glisse 	    !(cpu_flags & range->flags[HMM_PFN_WRITE])) {
413f88a1e90SJérôme Glisse 		*write_fault = true;
4142aee09d8SJérôme Glisse 		*fault = true;
4152aee09d8SJérôme Glisse 	}
4162aee09d8SJérôme Glisse }
4172aee09d8SJérôme Glisse 
4182aee09d8SJérôme Glisse static void hmm_range_need_fault(const struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk,
4192aee09d8SJérôme Glisse 				 const uint64_t *pfns, unsigned long npages,
4202aee09d8SJérôme Glisse 				 uint64_t cpu_flags, bool *fault,
4212aee09d8SJérôme Glisse 				 bool *write_fault)
4222aee09d8SJérôme Glisse {
4232aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long i;
4242aee09d8SJérôme Glisse 
4252aee09d8SJérôme Glisse 	if (!hmm_vma_walk->fault) {
4262aee09d8SJérôme Glisse 		*fault = *write_fault = false;
4272aee09d8SJérôme Glisse 		return;
4282aee09d8SJérôme Glisse 	}
4292aee09d8SJérôme Glisse 
430a3e0d41cSJérôme Glisse 	*fault = *write_fault = false;
4312aee09d8SJérôme Glisse 	for (i = 0; i < npages; ++i) {
4322aee09d8SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, pfns[i], cpu_flags,
4332aee09d8SJérôme Glisse 				   fault, write_fault);
434a3e0d41cSJérôme Glisse 		if ((*write_fault))
4352aee09d8SJérôme Glisse 			return;
4362aee09d8SJérôme Glisse 	}
4372aee09d8SJérôme Glisse }
4382aee09d8SJérôme Glisse 
4392aee09d8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole(unsigned long addr, unsigned long end,
4402aee09d8SJérôme Glisse 			     struct mm_walk *walk)
4412aee09d8SJérôme Glisse {
4422aee09d8SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
4432aee09d8SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
4442aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
4452aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages;
4462aee09d8SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns;
4472aee09d8SJérôme Glisse 
4482aee09d8SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
4492aee09d8SJérôme Glisse 	npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
4502aee09d8SJérôme Glisse 	pfns = &range->pfns[i];
4512aee09d8SJérôme Glisse 	hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
4522aee09d8SJérôme Glisse 			     0, &fault, &write_fault);
4532aee09d8SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
4542aee09d8SJérôme Glisse }
4552aee09d8SJérôme Glisse 
456f88a1e90SJérôme Glisse static inline uint64_t pmd_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pmd_t pmd)
4572aee09d8SJérôme Glisse {
4582aee09d8SJérôme Glisse 	if (pmd_protnone(pmd))
4592aee09d8SJérôme Glisse 		return 0;
460f88a1e90SJérôme Glisse 	return pmd_write(pmd) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
461f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
462f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
463da4c3c73SJérôme Glisse }
464da4c3c73SJérôme Glisse 
465992de9a8SJérôme Glisse static inline uint64_t pud_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pud_t pud)
466992de9a8SJérôme Glisse {
467992de9a8SJérôme Glisse 	if (!pud_present(pud))
468992de9a8SJérôme Glisse 		return 0;
469992de9a8SJérôme Glisse 	return pud_write(pud) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
470992de9a8SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
471992de9a8SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
472992de9a8SJérôme Glisse }
473992de9a8SJérôme Glisse 
47453f5c3f4SJérôme Glisse static int hmm_vma_handle_pmd(struct mm_walk *walk,
47553f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long addr,
47653f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long end,
47753f5c3f4SJérôme Glisse 			      uint64_t *pfns,
47853f5c3f4SJérôme Glisse 			      pmd_t pmd)
47953f5c3f4SJérôme Glisse {
480992de9a8SJérôme Glisse #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
48153f5c3f4SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
482f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
4832aee09d8SJérôme Glisse 	unsigned long pfn, npages, i;
4842aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
485f88a1e90SJérôme Glisse 	uint64_t cpu_flags;
48653f5c3f4SJérôme Glisse 
4872aee09d8SJérôme Glisse 	npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
488f88a1e90SJérôme Glisse 	cpu_flags = pmd_to_hmm_pfn_flags(range, pmd);
4892aee09d8SJérôme Glisse 	hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages, cpu_flags,
4902aee09d8SJérôme Glisse 			     &fault, &write_fault);
49153f5c3f4SJérôme Glisse 
4922aee09d8SJérôme Glisse 	if (pmd_protnone(pmd) || fault || write_fault)
4932aee09d8SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
49453f5c3f4SJérôme Glisse 
49553f5c3f4SJérôme Glisse 	pfn = pmd_pfn(pmd) + pte_index(addr);
496992de9a8SJérôme Glisse 	for (i = 0; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++, pfn++) {
497992de9a8SJérôme Glisse 		if (pmd_devmap(pmd)) {
498992de9a8SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->pgmap = get_dev_pagemap(pfn,
499992de9a8SJérôme Glisse 					      hmm_vma_walk->pgmap);
500992de9a8SJérôme Glisse 			if (unlikely(!hmm_vma_walk->pgmap))
501992de9a8SJérôme Glisse 				return -EBUSY;
502992de9a8SJérôme Glisse 		}
503391aab11SJérôme Glisse 		pfns[i] = hmm_device_entry_from_pfn(range, pfn) | cpu_flags;
504992de9a8SJérôme Glisse 	}
505992de9a8SJérôme Glisse 	if (hmm_vma_walk->pgmap) {
506992de9a8SJérôme Glisse 		put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
507992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
508992de9a8SJérôme Glisse 	}
50953f5c3f4SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = end;
51053f5c3f4SJérôme Glisse 	return 0;
511992de9a8SJérôme Glisse #else
512992de9a8SJérôme Glisse 	/* If THP is not enabled then we should never reach that code ! */
513992de9a8SJérôme Glisse 	return -EINVAL;
514992de9a8SJérôme Glisse #endif
51553f5c3f4SJérôme Glisse }
51653f5c3f4SJérôme Glisse 
517f88a1e90SJérôme Glisse static inline uint64_t pte_to_hmm_pfn_flags(struct hmm_range *range, pte_t pte)
5182aee09d8SJérôme Glisse {
519789c2af8SPhilip Yang 	if (pte_none(pte) || !pte_present(pte) || pte_protnone(pte))
5202aee09d8SJérôme Glisse 		return 0;
521f88a1e90SJérôme Glisse 	return pte_write(pte) ? range->flags[HMM_PFN_VALID] |
522f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] :
523f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_VALID];
5242aee09d8SJérôme Glisse }
5252aee09d8SJérôme Glisse 
52653f5c3f4SJérôme Glisse static int hmm_vma_handle_pte(struct mm_walk *walk, unsigned long addr,
52753f5c3f4SJérôme Glisse 			      unsigned long end, pmd_t *pmdp, pte_t *ptep,
52853f5c3f4SJérôme Glisse 			      uint64_t *pfn)
52953f5c3f4SJérôme Glisse {
53053f5c3f4SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
531f88a1e90SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
53253f5c3f4SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5332aee09d8SJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
5342aee09d8SJérôme Glisse 	uint64_t cpu_flags;
53553f5c3f4SJérôme Glisse 	pte_t pte = *ptep;
536f88a1e90SJérôme Glisse 	uint64_t orig_pfn = *pfn;
53753f5c3f4SJérôme Glisse 
538f88a1e90SJérôme Glisse 	*pfn = range->values[HMM_PFN_NONE];
53973231612SJérôme Glisse 	fault = write_fault = false;
54053f5c3f4SJérôme Glisse 
54153f5c3f4SJérôme Glisse 	if (pte_none(pte)) {
54273231612SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, 0,
54373231612SJérôme Glisse 				   &fault, &write_fault);
5442aee09d8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault)
54553f5c3f4SJérôme Glisse 			goto fault;
54653f5c3f4SJérôme Glisse 		return 0;
54753f5c3f4SJérôme Glisse 	}
54853f5c3f4SJérôme Glisse 
54953f5c3f4SJérôme Glisse 	if (!pte_present(pte)) {
55053f5c3f4SJérôme Glisse 		swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
55153f5c3f4SJérôme Glisse 
55253f5c3f4SJérôme Glisse 		if (!non_swap_entry(entry)) {
5532aee09d8SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault)
55453f5c3f4SJérôme Glisse 				goto fault;
55553f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
55653f5c3f4SJérôme Glisse 		}
55753f5c3f4SJérôme Glisse 
55853f5c3f4SJérôme Glisse 		/*
55953f5c3f4SJérôme Glisse 		 * This is a special swap entry, ignore migration, use
56053f5c3f4SJérôme Glisse 		 * device and report anything else as error.
56153f5c3f4SJérôme Glisse 		 */
56253f5c3f4SJérôme Glisse 		if (is_device_private_entry(entry)) {
563f88a1e90SJérôme Glisse 			cpu_flags = range->flags[HMM_PFN_VALID] |
564f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_DEVICE_PRIVATE];
5652aee09d8SJérôme Glisse 			cpu_flags |= is_write_device_private_entry(entry) ?
566f88a1e90SJérôme Glisse 				range->flags[HMM_PFN_WRITE] : 0;
567f88a1e90SJérôme Glisse 			hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
568f88a1e90SJérôme Glisse 					   &fault, &write_fault);
569f88a1e90SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault)
570f88a1e90SJérôme Glisse 				goto fault;
571391aab11SJérôme Glisse 			*pfn = hmm_device_entry_from_pfn(range,
572391aab11SJérôme Glisse 					    swp_offset(entry));
573f88a1e90SJérôme Glisse 			*pfn |= cpu_flags;
57453f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
57553f5c3f4SJérôme Glisse 		}
57653f5c3f4SJérôme Glisse 
57753f5c3f4SJérôme Glisse 		if (is_migration_entry(entry)) {
5782aee09d8SJérôme Glisse 			if (fault || write_fault) {
57953f5c3f4SJérôme Glisse 				pte_unmap(ptep);
58053f5c3f4SJérôme Glisse 				hmm_vma_walk->last = addr;
58153f5c3f4SJérôme Glisse 				migration_entry_wait(vma->vm_mm,
58253f5c3f4SJérôme Glisse 						     pmdp, addr);
58373231612SJérôme Glisse 				return -EBUSY;
58453f5c3f4SJérôme Glisse 			}
58553f5c3f4SJérôme Glisse 			return 0;
58653f5c3f4SJérôme Glisse 		}
58753f5c3f4SJérôme Glisse 
58853f5c3f4SJérôme Glisse 		/* Report error for everything else */
589f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_ERROR];
59053f5c3f4SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
59173231612SJérôme Glisse 	} else {
59273231612SJérôme Glisse 		cpu_flags = pte_to_hmm_pfn_flags(range, pte);
59373231612SJérôme Glisse 		hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
59473231612SJérôme Glisse 				   &fault, &write_fault);
59553f5c3f4SJérôme Glisse 	}
59653f5c3f4SJérôme Glisse 
5972aee09d8SJérôme Glisse 	if (fault || write_fault)
59853f5c3f4SJérôme Glisse 		goto fault;
59953f5c3f4SJérôme Glisse 
600992de9a8SJérôme Glisse 	if (pte_devmap(pte)) {
601992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = get_dev_pagemap(pte_pfn(pte),
602992de9a8SJérôme Glisse 					      hmm_vma_walk->pgmap);
603992de9a8SJérôme Glisse 		if (unlikely(!hmm_vma_walk->pgmap))
604992de9a8SJérôme Glisse 			return -EBUSY;
605992de9a8SJérôme Glisse 	} else if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL) && pte_special(pte)) {
606992de9a8SJérôme Glisse 		*pfn = range->values[HMM_PFN_SPECIAL];
607992de9a8SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
608992de9a8SJérôme Glisse 	}
609992de9a8SJérôme Glisse 
610391aab11SJérôme Glisse 	*pfn = hmm_device_entry_from_pfn(range, pte_pfn(pte)) | cpu_flags;
61153f5c3f4SJérôme Glisse 	return 0;
61253f5c3f4SJérôme Glisse 
61353f5c3f4SJérôme Glisse fault:
614992de9a8SJérôme Glisse 	if (hmm_vma_walk->pgmap) {
615992de9a8SJérôme Glisse 		put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
616992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
617992de9a8SJérôme Glisse 	}
61853f5c3f4SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep);
61953f5c3f4SJérôme Glisse 	/* Fault any virtual address we were asked to fault */
6202aee09d8SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
62153f5c3f4SJérôme Glisse }
62253f5c3f4SJérôme Glisse 
623da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pmd(pmd_t *pmdp,
624da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
625da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
626da4c3c73SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
627da4c3c73SJérôme Glisse {
62874eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
62974eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
630d08faca0SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
631ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
632da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i;
633da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_t *ptep;
634da4c3c73SJérôme Glisse 	pmd_t pmd;
635da4c3c73SJérôme Glisse 
636d08faca0SJérôme Glisse 
637d08faca0SJérôme Glisse again:
638d08faca0SJérôme Glisse 	pmd = READ_ONCE(*pmdp);
639d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_none(pmd))
640d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
641d08faca0SJérôme Glisse 
642d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_huge(pmd) && (range->vma->vm_flags & VM_HUGETLB))
643d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
644d08faca0SJérôme Glisse 
645d08faca0SJérôme Glisse 	if (thp_migration_supported() && is_pmd_migration_entry(pmd)) {
646d08faca0SJérôme Glisse 		bool fault, write_fault;
647d08faca0SJérôme Glisse 		unsigned long npages;
648d08faca0SJérôme Glisse 		uint64_t *pfns;
649d08faca0SJérôme Glisse 
650d08faca0SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
651d08faca0SJérôme Glisse 		npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
652d08faca0SJérôme Glisse 		pfns = &range->pfns[i];
653d08faca0SJérôme Glisse 
654d08faca0SJérôme Glisse 		hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
655d08faca0SJérôme Glisse 				     0, &fault, &write_fault);
656d08faca0SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault) {
657d08faca0SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->last = addr;
658d08faca0SJérôme Glisse 			pmd_migration_entry_wait(vma->vm_mm, pmdp);
65973231612SJérôme Glisse 			return -EBUSY;
660d08faca0SJérôme Glisse 		}
661d08faca0SJérôme Glisse 		return 0;
662d08faca0SJérôme Glisse 	} else if (!pmd_present(pmd))
663d08faca0SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
664d08faca0SJérôme Glisse 
665d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_devmap(pmd) || pmd_trans_huge(pmd)) {
666da4c3c73SJérôme Glisse 		/*
667da4c3c73SJérôme Glisse 		 * No need to take pmd_lock here, even if some other threads
668da4c3c73SJérôme Glisse 		 * is splitting the huge pmd we will get that event through
669da4c3c73SJérôme Glisse 		 * mmu_notifier callback.
670da4c3c73SJérôme Glisse 		 *
671da4c3c73SJérôme Glisse 		 * So just read pmd value and check again its a transparent
672da4c3c73SJérôme Glisse 		 * huge or device mapping one and compute corresponding pfn
673da4c3c73SJérôme Glisse 		 * values.
674da4c3c73SJérôme Glisse 		 */
675da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd = pmd_read_atomic(pmdp);
676da4c3c73SJérôme Glisse 		barrier();
677da4c3c73SJérôme Glisse 		if (!pmd_devmap(pmd) && !pmd_trans_huge(pmd))
678da4c3c73SJérôme Glisse 			goto again;
679da4c3c73SJérôme Glisse 
680d08faca0SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
68153f5c3f4SJérôme Glisse 		return hmm_vma_handle_pmd(walk, addr, end, &pfns[i], pmd);
682da4c3c73SJérôme Glisse 	}
683da4c3c73SJérôme Glisse 
684d08faca0SJérôme Glisse 	/*
685d08faca0SJérôme Glisse 	 * We have handled all the valid case above ie either none, migration,
686d08faca0SJérôme Glisse 	 * huge or transparent huge. At this point either it is a valid pmd
687d08faca0SJérôme Glisse 	 * entry pointing to pte directory or it is a bad pmd that will not
688d08faca0SJérôme Glisse 	 * recover.
689d08faca0SJérôme Glisse 	 */
690d08faca0SJérôme Glisse 	if (pmd_bad(pmd))
691da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
692da4c3c73SJérôme Glisse 
693da4c3c73SJérôme Glisse 	ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
694d08faca0SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
695da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++, i++) {
69653f5c3f4SJérôme Glisse 		int r;
697da4c3c73SJérôme Glisse 
69853f5c3f4SJérôme Glisse 		r = hmm_vma_handle_pte(walk, addr, end, pmdp, ptep, &pfns[i]);
69953f5c3f4SJérôme Glisse 		if (r) {
70053f5c3f4SJérôme Glisse 			/* hmm_vma_handle_pte() did unmap pte directory */
70174eee180SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->last = addr;
70253f5c3f4SJérôme Glisse 			return r;
70374eee180SJérôme Glisse 		}
704da4c3c73SJérôme Glisse 	}
705992de9a8SJérôme Glisse 	if (hmm_vma_walk->pgmap) {
706992de9a8SJérôme Glisse 		/*
707992de9a8SJérôme Glisse 		 * We do put_dev_pagemap() here and not in hmm_vma_handle_pte()
708992de9a8SJérôme Glisse 		 * so that we can leverage get_dev_pagemap() optimization which
709992de9a8SJérôme Glisse 		 * will not re-take a reference on a pgmap if we already have
710992de9a8SJérôme Glisse 		 * one.
711992de9a8SJérôme Glisse 		 */
712992de9a8SJérôme Glisse 		put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
713992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
714992de9a8SJérôme Glisse 	}
715da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep - 1);
716da4c3c73SJérôme Glisse 
71753f5c3f4SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
718da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
719da4c3c73SJérôme Glisse }
720da4c3c73SJérôme Glisse 
721992de9a8SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pud(pud_t *pudp,
722992de9a8SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
723992de9a8SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
724992de9a8SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
725992de9a8SJérôme Glisse {
726992de9a8SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
727992de9a8SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
728992de9a8SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, next;
729992de9a8SJérôme Glisse 	pmd_t *pmdp;
730992de9a8SJérôme Glisse 	pud_t pud;
731992de9a8SJérôme Glisse 	int ret;
732992de9a8SJérôme Glisse 
733992de9a8SJérôme Glisse again:
734992de9a8SJérôme Glisse 	pud = READ_ONCE(*pudp);
735992de9a8SJérôme Glisse 	if (pud_none(pud))
736992de9a8SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
737992de9a8SJérôme Glisse 
738992de9a8SJérôme Glisse 	if (pud_huge(pud) && pud_devmap(pud)) {
739992de9a8SJérôme Glisse 		unsigned long i, npages, pfn;
740992de9a8SJérôme Glisse 		uint64_t *pfns, cpu_flags;
741992de9a8SJérôme Glisse 		bool fault, write_fault;
742992de9a8SJérôme Glisse 
743992de9a8SJérôme Glisse 		if (!pud_present(pud))
744992de9a8SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
745992de9a8SJérôme Glisse 
746992de9a8SJérôme Glisse 		i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
747992de9a8SJérôme Glisse 		npages = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
748992de9a8SJérôme Glisse 		pfns = &range->pfns[i];
749992de9a8SJérôme Glisse 
750992de9a8SJérôme Glisse 		cpu_flags = pud_to_hmm_pfn_flags(range, pud);
751992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_range_need_fault(hmm_vma_walk, pfns, npages,
752992de9a8SJérôme Glisse 				     cpu_flags, &fault, &write_fault);
753992de9a8SJérôme Glisse 		if (fault || write_fault)
754992de9a8SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault,
755992de9a8SJérôme Glisse 						write_fault, walk);
756992de9a8SJérôme Glisse 
757992de9a8SJérôme Glisse 		pfn = pud_pfn(pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
758992de9a8SJérôme Glisse 		for (i = 0; i < npages; ++i, ++pfn) {
759992de9a8SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->pgmap = get_dev_pagemap(pfn,
760992de9a8SJérôme Glisse 					      hmm_vma_walk->pgmap);
761992de9a8SJérôme Glisse 			if (unlikely(!hmm_vma_walk->pgmap))
762992de9a8SJérôme Glisse 				return -EBUSY;
763391aab11SJérôme Glisse 			pfns[i] = hmm_device_entry_from_pfn(range, pfn) |
764391aab11SJérôme Glisse 				  cpu_flags;
765992de9a8SJérôme Glisse 		}
766992de9a8SJérôme Glisse 		if (hmm_vma_walk->pgmap) {
767992de9a8SJérôme Glisse 			put_dev_pagemap(hmm_vma_walk->pgmap);
768992de9a8SJérôme Glisse 			hmm_vma_walk->pgmap = NULL;
769992de9a8SJérôme Glisse 		}
770992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk->last = end;
771992de9a8SJérôme Glisse 		return 0;
772992de9a8SJérôme Glisse 	}
773992de9a8SJérôme Glisse 
774992de9a8SJérôme Glisse 	split_huge_pud(walk->vma, pudp, addr);
775992de9a8SJérôme Glisse 	if (pud_none(*pudp))
776992de9a8SJérôme Glisse 		goto again;
777992de9a8SJérôme Glisse 
778992de9a8SJérôme Glisse 	pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
779992de9a8SJérôme Glisse 	do {
780992de9a8SJérôme Glisse 		next = pmd_addr_end(addr, end);
781992de9a8SJérôme Glisse 		ret = hmm_vma_walk_pmd(pmdp, addr, next, walk);
782992de9a8SJérôme Glisse 		if (ret)
783992de9a8SJérôme Glisse 			return ret;
784992de9a8SJérôme Glisse 	} while (pmdp++, addr = next, addr != end);
785992de9a8SJérôme Glisse 
786992de9a8SJérôme Glisse 	return 0;
787992de9a8SJérôme Glisse }
788992de9a8SJérôme Glisse 
78963d5066fSJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hugetlb_entry(pte_t *pte, unsigned long hmask,
79063d5066fSJérôme Glisse 				      unsigned long start, unsigned long end,
79163d5066fSJérôme Glisse 				      struct mm_walk *walk)
79263d5066fSJérôme Glisse {
79363d5066fSJérôme Glisse #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
79463d5066fSJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i, pfn, mask, size, pfn_inc;
79563d5066fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
79663d5066fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
79763d5066fSJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
79863d5066fSJérôme Glisse 	struct hstate *h = hstate_vma(vma);
79963d5066fSJérôme Glisse 	uint64_t orig_pfn, cpu_flags;
80063d5066fSJérôme Glisse 	bool fault, write_fault;
80163d5066fSJérôme Glisse 	spinlock_t *ptl;
80263d5066fSJérôme Glisse 	pte_t entry;
80363d5066fSJérôme Glisse 	int ret = 0;
80463d5066fSJérôme Glisse 
80563d5066fSJérôme Glisse 	size = 1UL << huge_page_shift(h);
80663d5066fSJérôme Glisse 	mask = size - 1;
80763d5066fSJérôme Glisse 	if (range->page_shift != PAGE_SHIFT) {
80863d5066fSJérôme Glisse 		/* Make sure we are looking at full page. */
80963d5066fSJérôme Glisse 		if (start & mask)
81063d5066fSJérôme Glisse 			return -EINVAL;
81163d5066fSJérôme Glisse 		if (end < (start + size))
81263d5066fSJérôme Glisse 			return -EINVAL;
81363d5066fSJérôme Glisse 		pfn_inc = size >> PAGE_SHIFT;
81463d5066fSJérôme Glisse 	} else {
81563d5066fSJérôme Glisse 		pfn_inc = 1;
81663d5066fSJérôme Glisse 		size = PAGE_SIZE;
81763d5066fSJérôme Glisse 	}
81863d5066fSJérôme Glisse 
81963d5066fSJérôme Glisse 
82063d5066fSJérôme Glisse 	ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(walk->vma), walk->mm, pte);
82163d5066fSJérôme Glisse 	entry = huge_ptep_get(pte);
82263d5066fSJérôme Glisse 
82363d5066fSJérôme Glisse 	i = (start - range->start) >> range->page_shift;
82463d5066fSJérôme Glisse 	orig_pfn = range->pfns[i];
82563d5066fSJérôme Glisse 	range->pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
82663d5066fSJérôme Glisse 	cpu_flags = pte_to_hmm_pfn_flags(range, entry);
82763d5066fSJérôme Glisse 	fault = write_fault = false;
82863d5066fSJérôme Glisse 	hmm_pte_need_fault(hmm_vma_walk, orig_pfn, cpu_flags,
82963d5066fSJérôme Glisse 			   &fault, &write_fault);
83063d5066fSJérôme Glisse 	if (fault || write_fault) {
83163d5066fSJérôme Glisse 		ret = -ENOENT;
83263d5066fSJérôme Glisse 		goto unlock;
83363d5066fSJérôme Glisse 	}
83463d5066fSJérôme Glisse 
83563d5066fSJérôme Glisse 	pfn = pte_pfn(entry) + ((start & mask) >> range->page_shift);
83663d5066fSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += size, i++, pfn += pfn_inc)
837391aab11SJérôme Glisse 		range->pfns[i] = hmm_device_entry_from_pfn(range, pfn) |
838391aab11SJérôme Glisse 				 cpu_flags;
83963d5066fSJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = end;
84063d5066fSJérôme Glisse 
84163d5066fSJérôme Glisse unlock:
84263d5066fSJérôme Glisse 	spin_unlock(ptl);
84363d5066fSJérôme Glisse 
84463d5066fSJérôme Glisse 	if (ret == -ENOENT)
84563d5066fSJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole_(addr, end, fault, write_fault, walk);
84663d5066fSJérôme Glisse 
84763d5066fSJérôme Glisse 	return ret;
84863d5066fSJérôme Glisse #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
84963d5066fSJérôme Glisse 	return -EINVAL;
85063d5066fSJérôme Glisse #endif
85163d5066fSJérôme Glisse }
85263d5066fSJérôme Glisse 
853f88a1e90SJérôme Glisse static void hmm_pfns_clear(struct hmm_range *range,
854f88a1e90SJérôme Glisse 			   uint64_t *pfns,
85533cd47dcSJérôme Glisse 			   unsigned long addr,
85633cd47dcSJérôme Glisse 			   unsigned long end)
85733cd47dcSJérôme Glisse {
85833cd47dcSJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, pfns++)
859f88a1e90SJérôme Glisse 		*pfns = range->values[HMM_PFN_NONE];
86033cd47dcSJérôme Glisse }
86133cd47dcSJérôme Glisse 
862da4c3c73SJérôme Glisse /*
863a3e0d41cSJérôme Glisse  * hmm_range_register() - start tracking change to CPU page table over a range
864a3e0d41cSJérôme Glisse  * @range: range
865a3e0d41cSJérôme Glisse  * @mm: the mm struct for the range of virtual address
866a3e0d41cSJérôme Glisse  * @start: start virtual address (inclusive)
867a3e0d41cSJérôme Glisse  * @end: end virtual address (exclusive)
86863d5066fSJérôme Glisse  * @page_shift: expect page shift for the range
869a3e0d41cSJérôme Glisse  * Returns 0 on success, -EFAULT if the address space is no longer valid
870a3e0d41cSJérôme Glisse  *
871a3e0d41cSJérôme Glisse  * Track updates to the CPU page table see include/linux/hmm.h
872a3e0d41cSJérôme Glisse  */
873a3e0d41cSJérôme Glisse int hmm_range_register(struct hmm_range *range,
874e36acfe6SJason Gunthorpe 		       struct hmm_mirror *mirror,
875a3e0d41cSJérôme Glisse 		       unsigned long start,
87663d5066fSJérôme Glisse 		       unsigned long end,
87763d5066fSJérôme Glisse 		       unsigned page_shift)
878a3e0d41cSJérôme Glisse {
87963d5066fSJérôme Glisse 	unsigned long mask = ((1UL << page_shift) - 1UL);
880e36acfe6SJason Gunthorpe 	struct hmm *hmm = mirror->hmm;
88163d5066fSJérôme Glisse 
882a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->valid = false;
883a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->hmm = NULL;
884a3e0d41cSJérôme Glisse 
88563d5066fSJérôme Glisse 	if ((start & mask) || (end & mask))
88663d5066fSJérôme Glisse 		return -EINVAL;
88763d5066fSJérôme Glisse 	if (start >= end)
888a3e0d41cSJérôme Glisse 		return -EINVAL;
889a3e0d41cSJérôme Glisse 
89063d5066fSJérôme Glisse 	range->page_shift = page_shift;
891a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->start = start;
892a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->end = end;
893a3e0d41cSJérôme Glisse 
89447f24598SJason Gunthorpe 	/* Prevent hmm_release() from running while the range is valid */
89547f24598SJason Gunthorpe 	if (!mmget_not_zero(hmm->mm))
896a3e0d41cSJérôme Glisse 		return -EFAULT;
897a3e0d41cSJérôme Glisse 
898085ea250SRalph Campbell 	/* Initialize range to track CPU page table updates. */
899085ea250SRalph Campbell 	mutex_lock(&hmm->lock);
900a3e0d41cSJérôme Glisse 
901085ea250SRalph Campbell 	range->hmm = hmm;
902e36acfe6SJason Gunthorpe 	kref_get(&hmm->kref);
903157816f3SJason Gunthorpe 	list_add(&range->list, &hmm->ranges);
904a3e0d41cSJérôme Glisse 
905a3e0d41cSJérôme Glisse 	/*
906a3e0d41cSJérôme Glisse 	 * If there are any concurrent notifiers we have to wait for them for
907a3e0d41cSJérôme Glisse 	 * the range to be valid (see hmm_range_wait_until_valid()).
908a3e0d41cSJérôme Glisse 	 */
909085ea250SRalph Campbell 	if (!hmm->notifiers)
910a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->valid = true;
911085ea250SRalph Campbell 	mutex_unlock(&hmm->lock);
912a3e0d41cSJérôme Glisse 
913a3e0d41cSJérôme Glisse 	return 0;
914a3e0d41cSJérôme Glisse }
915a3e0d41cSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_register);
916a3e0d41cSJérôme Glisse 
917a3e0d41cSJérôme Glisse /*
918a3e0d41cSJérôme Glisse  * hmm_range_unregister() - stop tracking change to CPU page table over a range
919a3e0d41cSJérôme Glisse  * @range: range
920a3e0d41cSJérôme Glisse  *
921a3e0d41cSJérôme Glisse  * Range struct is used to track updates to the CPU page table after a call to
922a3e0d41cSJérôme Glisse  * hmm_range_register(). See include/linux/hmm.h for how to use it.
923a3e0d41cSJérôme Glisse  */
924a3e0d41cSJérôme Glisse void hmm_range_unregister(struct hmm_range *range)
925a3e0d41cSJérôme Glisse {
926085ea250SRalph Campbell 	struct hmm *hmm = range->hmm;
927085ea250SRalph Campbell 
928a3e0d41cSJérôme Glisse 	/* Sanity check this really should not happen. */
929085ea250SRalph Campbell 	if (hmm == NULL || range->end <= range->start)
930a3e0d41cSJérôme Glisse 		return;
931a3e0d41cSJérôme Glisse 
932085ea250SRalph Campbell 	mutex_lock(&hmm->lock);
93347f24598SJason Gunthorpe 	list_del_init(&range->list);
934085ea250SRalph Campbell 	mutex_unlock(&hmm->lock);
935a3e0d41cSJérôme Glisse 
936a3e0d41cSJérôme Glisse 	/* Drop reference taken by hmm_range_register() */
937a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->valid = false;
93847f24598SJason Gunthorpe 	mmput(hmm->mm);
939085ea250SRalph Campbell 	hmm_put(hmm);
940a3e0d41cSJérôme Glisse 	range->hmm = NULL;
941a3e0d41cSJérôme Glisse }
942a3e0d41cSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_unregister);
943a3e0d41cSJérôme Glisse 
944a3e0d41cSJérôme Glisse /*
94525f23a0cSJérôme Glisse  * hmm_range_snapshot() - snapshot CPU page table for a range
94625f23a0cSJérôme Glisse  * @range: range
947085ea250SRalph Campbell  * Return: -EINVAL if invalid argument, -ENOMEM out of memory, -EPERM invalid
948a3e0d41cSJérôme Glisse  *          permission (for instance asking for write and range is read only),
949a3e0d41cSJérôme Glisse  *          -EAGAIN if you need to retry, -EFAULT invalid (ie either no valid
950a3e0d41cSJérôme Glisse  *          vma or it is illegal to access that range), number of valid pages
951a3e0d41cSJérôme Glisse  *          in range->pfns[] (from range start address).
952da4c3c73SJérôme Glisse  *
953da4c3c73SJérôme Glisse  * This snapshots the CPU page table for a range of virtual addresses. Snapshot
954a3e0d41cSJérôme Glisse  * validity is tracked by range struct. See in include/linux/hmm.h for example
955a3e0d41cSJérôme Glisse  * on how to use.
956da4c3c73SJérôme Glisse  */
95725f23a0cSJérôme Glisse long hmm_range_snapshot(struct hmm_range *range)
958da4c3c73SJérôme Glisse {
95963d5066fSJérôme Glisse 	const unsigned long device_vma = VM_IO | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP;
960a3e0d41cSJérôme Glisse 	unsigned long start = range->start, end;
96174eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
962a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = range->hmm;
963a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma;
964da4c3c73SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
965704f3f2cSJérôme Glisse 
96647f24598SJason Gunthorpe 	lockdep_assert_held(&hmm->mm->mmap_sem);
967a3e0d41cSJérôme Glisse 	do {
968a3e0d41cSJérôme Glisse 		/* If range is no longer valid force retry. */
969a3e0d41cSJérôme Glisse 		if (!range->valid)
970a3e0d41cSJérôme Glisse 			return -EAGAIN;
971a3e0d41cSJérôme Glisse 
972a3e0d41cSJérôme Glisse 		vma = find_vma(hmm->mm, start);
97363d5066fSJérôme Glisse 		if (vma == NULL || (vma->vm_flags & device_vma))
974a3e0d41cSJérôme Glisse 			return -EFAULT;
975a3e0d41cSJérôme Glisse 
97663d5066fSJérôme Glisse 		if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
9771c2308f0SJason Gunthorpe 			if (huge_page_shift(hstate_vma(vma)) !=
9781c2308f0SJason Gunthorpe 				    range->page_shift &&
97963d5066fSJérôme Glisse 			    range->page_shift != PAGE_SHIFT)
98063d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
98163d5066fSJérôme Glisse 		} else {
98263d5066fSJérôme Glisse 			if (range->page_shift != PAGE_SHIFT)
98363d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
98463d5066fSJérôme Glisse 		}
98563d5066fSJérôme Glisse 
98686586a41SJérôme Glisse 		if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
98786586a41SJérôme Glisse 			/*
988a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * If vma do not allow read access, then assume that it
989a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * does not allow write access, either. HMM does not
990a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * support architecture that allow write without read.
99186586a41SJérôme Glisse 			 */
992a3e0d41cSJérôme Glisse 			hmm_pfns_clear(range, range->pfns,
993a3e0d41cSJérôme Glisse 				range->start, range->end);
99486586a41SJérôme Glisse 			return -EPERM;
99586586a41SJérôme Glisse 		}
99686586a41SJérôme Glisse 
997a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->vma = vma;
998992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.pgmap = NULL;
999a3e0d41cSJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.last = start;
100074eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.fault = false;
100174eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.range = range;
100274eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
1003a3e0d41cSJérôme Glisse 		end = min(range->end, vma->vm_end);
100474eee180SJérôme Glisse 
1005da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.vma = vma;
1006da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.mm = vma->vm_mm;
1007da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_entry = NULL;
1008da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.test_walk = NULL;
1009da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
1010992de9a8SJérôme Glisse 		mm_walk.pud_entry = hmm_vma_walk_pud;
1011da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
1012da4c3c73SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
101363d5066fSJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = hmm_vma_walk_hugetlb_entry;
1014da4c3c73SJérôme Glisse 
1015a3e0d41cSJérôme Glisse 		walk_page_range(start, end, &mm_walk);
1016a3e0d41cSJérôme Glisse 		start = end;
1017a3e0d41cSJérôme Glisse 	} while (start < range->end);
1018a3e0d41cSJérôme Glisse 
101925f23a0cSJérôme Glisse 	return (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
1020da4c3c73SJérôme Glisse }
102125f23a0cSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_snapshot);
1022da4c3c73SJérôme Glisse 
1023da4c3c73SJérôme Glisse /*
102473231612SJérôme Glisse  * hmm_range_fault() - try to fault some address in a virtual address range
102508232a45SJérôme Glisse  * @range: range being faulted
102674eee180SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
1027085ea250SRalph Campbell  * Return: number of valid pages in range->pfns[] (from range start
102873231612SJérôme Glisse  *          address). This may be zero. If the return value is negative,
102973231612SJérôme Glisse  *          then one of the following values may be returned:
103073231612SJérôme Glisse  *
103173231612SJérôme Glisse  *           -EINVAL  invalid arguments or mm or virtual address are in an
103263d5066fSJérôme Glisse  *                    invalid vma (for instance device file vma).
103373231612SJérôme Glisse  *           -ENOMEM: Out of memory.
103473231612SJérôme Glisse  *           -EPERM:  Invalid permission (for instance asking for write and
103573231612SJérôme Glisse  *                    range is read only).
103673231612SJérôme Glisse  *           -EAGAIN: If you need to retry and mmap_sem was drop. This can only
103773231612SJérôme Glisse  *                    happens if block argument is false.
103873231612SJérôme Glisse  *           -EBUSY:  If the the range is being invalidated and you should wait
103973231612SJérôme Glisse  *                    for invalidation to finish.
104073231612SJérôme Glisse  *           -EFAULT: Invalid (ie either no valid vma or it is illegal to access
104173231612SJérôme Glisse  *                    that range), number of valid pages in range->pfns[] (from
104273231612SJérôme Glisse  *                    range start address).
104374eee180SJérôme Glisse  *
104474eee180SJérôme Glisse  * This is similar to a regular CPU page fault except that it will not trigger
104573231612SJérôme Glisse  * any memory migration if the memory being faulted is not accessible by CPUs
104673231612SJérôme Glisse  * and caller does not ask for migration.
104774eee180SJérôme Glisse  *
1048ff05c0c6SJérôme Glisse  * On error, for one virtual address in the range, the function will mark the
1049ff05c0c6SJérôme Glisse  * corresponding HMM pfn entry with an error flag.
105074eee180SJérôme Glisse  */
105173231612SJérôme Glisse long hmm_range_fault(struct hmm_range *range, bool block)
105274eee180SJérôme Glisse {
105363d5066fSJérôme Glisse 	const unsigned long device_vma = VM_IO | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP;
1054a3e0d41cSJérôme Glisse 	unsigned long start = range->start, end;
105574eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
1056a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = range->hmm;
1057a3e0d41cSJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma;
105874eee180SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
105974eee180SJérôme Glisse 	int ret;
106074eee180SJérôme Glisse 
106147f24598SJason Gunthorpe 	lockdep_assert_held(&hmm->mm->mmap_sem);
1062a3e0d41cSJérôme Glisse 
1063a3e0d41cSJérôme Glisse 	do {
1064a3e0d41cSJérôme Glisse 		/* If range is no longer valid force retry. */
1065a3e0d41cSJérôme Glisse 		if (!range->valid) {
1066a3e0d41cSJérôme Glisse 			up_read(&hmm->mm->mmap_sem);
1067a3e0d41cSJérôme Glisse 			return -EAGAIN;
1068704f3f2cSJérôme Glisse 		}
106974eee180SJérôme Glisse 
1070a3e0d41cSJérôme Glisse 		vma = find_vma(hmm->mm, start);
107163d5066fSJérôme Glisse 		if (vma == NULL || (vma->vm_flags & device_vma))
1072a3e0d41cSJérôme Glisse 			return -EFAULT;
1073a3e0d41cSJérôme Glisse 
107463d5066fSJérôme Glisse 		if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
107563d5066fSJérôme Glisse 			if (huge_page_shift(hstate_vma(vma)) !=
107663d5066fSJérôme Glisse 			    range->page_shift &&
107763d5066fSJérôme Glisse 			    range->page_shift != PAGE_SHIFT)
107863d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
107963d5066fSJérôme Glisse 		} else {
108063d5066fSJérôme Glisse 			if (range->page_shift != PAGE_SHIFT)
108163d5066fSJérôme Glisse 				return -EINVAL;
108263d5066fSJérôme Glisse 		}
108363d5066fSJérôme Glisse 
108486586a41SJérôme Glisse 		if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
108586586a41SJérôme Glisse 			/*
1086a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * If vma do not allow read access, then assume that it
1087a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * does not allow write access, either. HMM does not
1088a3e0d41cSJérôme Glisse 			 * support architecture that allow write without read.
108986586a41SJérôme Glisse 			 */
1090a3e0d41cSJérôme Glisse 			hmm_pfns_clear(range, range->pfns,
1091a3e0d41cSJérôme Glisse 				range->start, range->end);
109286586a41SJérôme Glisse 			return -EPERM;
109386586a41SJérôme Glisse 		}
109474eee180SJérôme Glisse 
1095a3e0d41cSJérôme Glisse 		range->vma = vma;
1096992de9a8SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.pgmap = NULL;
1097a3e0d41cSJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.last = start;
109874eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.fault = true;
109974eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.block = block;
110074eee180SJérôme Glisse 		hmm_vma_walk.range = range;
110174eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
1102a3e0d41cSJérôme Glisse 		end = min(range->end, vma->vm_end);
110374eee180SJérôme Glisse 
110474eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.vma = vma;
110574eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.mm = vma->vm_mm;
110674eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_entry = NULL;
110774eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.test_walk = NULL;
110874eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
1109992de9a8SJérôme Glisse 		mm_walk.pud_entry = hmm_vma_walk_pud;
111074eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
111174eee180SJérôme Glisse 		mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
111263d5066fSJérôme Glisse 		mm_walk.hugetlb_entry = hmm_vma_walk_hugetlb_entry;
111374eee180SJérôme Glisse 
111474eee180SJérôme Glisse 		do {
1115a3e0d41cSJérôme Glisse 			ret = walk_page_range(start, end, &mm_walk);
111674eee180SJérôme Glisse 			start = hmm_vma_walk.last;
1117a3e0d41cSJérôme Glisse 
111873231612SJérôme Glisse 			/* Keep trying while the range is valid. */
111973231612SJérôme Glisse 		} while (ret == -EBUSY && range->valid);
112074eee180SJérôme Glisse 
112174eee180SJérôme Glisse 		if (ret) {
112274eee180SJérôme Glisse 			unsigned long i;
112374eee180SJérôme Glisse 
112474eee180SJérôme Glisse 			i = (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
1125a3e0d41cSJérôme Glisse 			hmm_pfns_clear(range, &range->pfns[i],
1126a3e0d41cSJérôme Glisse 				hmm_vma_walk.last, range->end);
112773231612SJérôme Glisse 			return ret;
112874eee180SJérôme Glisse 		}
1129a3e0d41cSJérôme Glisse 		start = end;
1130a3e0d41cSJérôme Glisse 
1131a3e0d41cSJérôme Glisse 	} while (start < range->end);
1132704f3f2cSJérôme Glisse 
113373231612SJérôme Glisse 	return (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
113474eee180SJérôme Glisse }
113573231612SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_fault);
113655c0ece8SJérôme Glisse 
113755c0ece8SJérôme Glisse /**
113855c0ece8SJérôme Glisse  * hmm_range_dma_map() - hmm_range_fault() and dma map page all in one.
113955c0ece8SJérôme Glisse  * @range: range being faulted
114055c0ece8SJérôme Glisse  * @device: device against to dma map page to
114155c0ece8SJérôme Glisse  * @daddrs: dma address of mapped pages
114255c0ece8SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
1143085ea250SRalph Campbell  * Return: number of pages mapped on success, -EAGAIN if mmap_sem have been
114455c0ece8SJérôme Glisse  *          drop and you need to try again, some other error value otherwise
114555c0ece8SJérôme Glisse  *
114655c0ece8SJérôme Glisse  * Note same usage pattern as hmm_range_fault().
114755c0ece8SJérôme Glisse  */
114855c0ece8SJérôme Glisse long hmm_range_dma_map(struct hmm_range *range,
114955c0ece8SJérôme Glisse 		       struct device *device,
115055c0ece8SJérôme Glisse 		       dma_addr_t *daddrs,
115155c0ece8SJérôme Glisse 		       bool block)
115255c0ece8SJérôme Glisse {
115355c0ece8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages, mapped;
115455c0ece8SJérôme Glisse 	long ret;
115555c0ece8SJérôme Glisse 
115655c0ece8SJérôme Glisse 	ret = hmm_range_fault(range, block);
115755c0ece8SJérôme Glisse 	if (ret <= 0)
115855c0ece8SJérôme Glisse 		return ret ? ret : -EBUSY;
115955c0ece8SJérôme Glisse 
116055c0ece8SJérôme Glisse 	npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
116155c0ece8SJérôme Glisse 	for (i = 0, mapped = 0; i < npages; ++i) {
116255c0ece8SJérôme Glisse 		enum dma_data_direction dir = DMA_TO_DEVICE;
116355c0ece8SJérôme Glisse 		struct page *page;
116455c0ece8SJérôme Glisse 
116555c0ece8SJérôme Glisse 		/*
116655c0ece8SJérôme Glisse 		 * FIXME need to update DMA API to provide invalid DMA address
116755c0ece8SJérôme Glisse 		 * value instead of a function to test dma address value. This
116855c0ece8SJérôme Glisse 		 * would remove lot of dumb code duplicated accross many arch.
116955c0ece8SJérôme Glisse 		 *
117055c0ece8SJérôme Glisse 		 * For now setting it to 0 here is good enough as the pfns[]
117155c0ece8SJérôme Glisse 		 * value is what is use to check what is valid and what isn't.
117255c0ece8SJérôme Glisse 		 */
117355c0ece8SJérôme Glisse 		daddrs[i] = 0;
117455c0ece8SJérôme Glisse 
1175391aab11SJérôme Glisse 		page = hmm_device_entry_to_page(range, range->pfns[i]);
117655c0ece8SJérôme Glisse 		if (page == NULL)
117755c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
117855c0ece8SJérôme Glisse 
117955c0ece8SJérôme Glisse 		/* Check if range is being invalidated */
118055c0ece8SJérôme Glisse 		if (!range->valid) {
118155c0ece8SJérôme Glisse 			ret = -EBUSY;
118255c0ece8SJérôme Glisse 			goto unmap;
118355c0ece8SJérôme Glisse 		}
118455c0ece8SJérôme Glisse 
118555c0ece8SJérôme Glisse 		/* If it is read and write than map bi-directional. */
118655c0ece8SJérôme Glisse 		if (range->pfns[i] & range->flags[HMM_PFN_WRITE])
118755c0ece8SJérôme Glisse 			dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
118855c0ece8SJérôme Glisse 
118955c0ece8SJérôme Glisse 		daddrs[i] = dma_map_page(device, page, 0, PAGE_SIZE, dir);
119055c0ece8SJérôme Glisse 		if (dma_mapping_error(device, daddrs[i])) {
119155c0ece8SJérôme Glisse 			ret = -EFAULT;
119255c0ece8SJérôme Glisse 			goto unmap;
119355c0ece8SJérôme Glisse 		}
119455c0ece8SJérôme Glisse 
119555c0ece8SJérôme Glisse 		mapped++;
119655c0ece8SJérôme Glisse 	}
119755c0ece8SJérôme Glisse 
119855c0ece8SJérôme Glisse 	return mapped;
119955c0ece8SJérôme Glisse 
120055c0ece8SJérôme Glisse unmap:
120155c0ece8SJérôme Glisse 	for (npages = i, i = 0; (i < npages) && mapped; ++i) {
120255c0ece8SJérôme Glisse 		enum dma_data_direction dir = DMA_TO_DEVICE;
120355c0ece8SJérôme Glisse 		struct page *page;
120455c0ece8SJérôme Glisse 
1205391aab11SJérôme Glisse 		page = hmm_device_entry_to_page(range, range->pfns[i]);
120655c0ece8SJérôme Glisse 		if (page == NULL)
120755c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
120855c0ece8SJérôme Glisse 
120955c0ece8SJérôme Glisse 		if (dma_mapping_error(device, daddrs[i]))
121055c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
121155c0ece8SJérôme Glisse 
121255c0ece8SJérôme Glisse 		/* If it is read and write than map bi-directional. */
121355c0ece8SJérôme Glisse 		if (range->pfns[i] & range->flags[HMM_PFN_WRITE])
121455c0ece8SJérôme Glisse 			dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
121555c0ece8SJérôme Glisse 
121655c0ece8SJérôme Glisse 		dma_unmap_page(device, daddrs[i], PAGE_SIZE, dir);
121755c0ece8SJérôme Glisse 		mapped--;
121855c0ece8SJérôme Glisse 	}
121955c0ece8SJérôme Glisse 
122055c0ece8SJérôme Glisse 	return ret;
122155c0ece8SJérôme Glisse }
122255c0ece8SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_dma_map);
122355c0ece8SJérôme Glisse 
122455c0ece8SJérôme Glisse /**
122555c0ece8SJérôme Glisse  * hmm_range_dma_unmap() - unmap range of that was map with hmm_range_dma_map()
122655c0ece8SJérôme Glisse  * @range: range being unmapped
122755c0ece8SJérôme Glisse  * @vma: the vma against which the range (optional)
122855c0ece8SJérôme Glisse  * @device: device against which dma map was done
122955c0ece8SJérôme Glisse  * @daddrs: dma address of mapped pages
123055c0ece8SJérôme Glisse  * @dirty: dirty page if it had the write flag set
1231085ea250SRalph Campbell  * Return: number of page unmapped on success, -EINVAL otherwise
123255c0ece8SJérôme Glisse  *
123355c0ece8SJérôme Glisse  * Note that caller MUST abide by mmu notifier or use HMM mirror and abide
123455c0ece8SJérôme Glisse  * to the sync_cpu_device_pagetables() callback so that it is safe here to
123555c0ece8SJérôme Glisse  * call set_page_dirty(). Caller must also take appropriate locks to avoid
123655c0ece8SJérôme Glisse  * concurrent mmu notifier or sync_cpu_device_pagetables() to make progress.
123755c0ece8SJérôme Glisse  */
123855c0ece8SJérôme Glisse long hmm_range_dma_unmap(struct hmm_range *range,
123955c0ece8SJérôme Glisse 			 struct vm_area_struct *vma,
124055c0ece8SJérôme Glisse 			 struct device *device,
124155c0ece8SJérôme Glisse 			 dma_addr_t *daddrs,
124255c0ece8SJérôme Glisse 			 bool dirty)
124355c0ece8SJérôme Glisse {
124455c0ece8SJérôme Glisse 	unsigned long i, npages;
124555c0ece8SJérôme Glisse 	long cpages = 0;
124655c0ece8SJérôme Glisse 
124755c0ece8SJérôme Glisse 	/* Sanity check. */
124855c0ece8SJérôme Glisse 	if (range->end <= range->start)
124955c0ece8SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
125055c0ece8SJérôme Glisse 	if (!daddrs)
125155c0ece8SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
125255c0ece8SJérôme Glisse 	if (!range->pfns)
125355c0ece8SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
125455c0ece8SJérôme Glisse 
125555c0ece8SJérôme Glisse 	npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
125655c0ece8SJérôme Glisse 	for (i = 0; i < npages; ++i) {
125755c0ece8SJérôme Glisse 		enum dma_data_direction dir = DMA_TO_DEVICE;
125855c0ece8SJérôme Glisse 		struct page *page;
125955c0ece8SJérôme Glisse 
1260391aab11SJérôme Glisse 		page = hmm_device_entry_to_page(range, range->pfns[i]);
126155c0ece8SJérôme Glisse 		if (page == NULL)
126255c0ece8SJérôme Glisse 			continue;
126355c0ece8SJérôme Glisse 
126455c0ece8SJérôme Glisse 		/* If it is read and write than map bi-directional. */
126555c0ece8SJérôme Glisse 		if (range->pfns[i] & range->flags[HMM_PFN_WRITE]) {
126655c0ece8SJérôme Glisse 			dir = DMA_BIDIRECTIONAL;
126755c0ece8SJérôme Glisse 
126855c0ece8SJérôme Glisse 			/*
126955c0ece8SJérôme Glisse 			 * See comments in function description on why it is
127055c0ece8SJérôme Glisse 			 * safe here to call set_page_dirty()
127155c0ece8SJérôme Glisse 			 */
127255c0ece8SJérôme Glisse 			if (dirty)
127355c0ece8SJérôme Glisse 				set_page_dirty(page);
127455c0ece8SJérôme Glisse 		}
127555c0ece8SJérôme Glisse 
127655c0ece8SJérôme Glisse 		/* Unmap and clear pfns/dma address */
127755c0ece8SJérôme Glisse 		dma_unmap_page(device, daddrs[i], PAGE_SIZE, dir);
127855c0ece8SJérôme Glisse 		range->pfns[i] = range->values[HMM_PFN_NONE];
127955c0ece8SJérôme Glisse 		/* FIXME see comments in hmm_vma_dma_map() */
128055c0ece8SJérôme Glisse 		daddrs[i] = 0;
128155c0ece8SJérôme Glisse 		cpages++;
128255c0ece8SJérôme Glisse 	}
128355c0ece8SJérôme Glisse 
128455c0ece8SJérôme Glisse 	return cpages;
128555c0ece8SJérôme Glisse }
128655c0ece8SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_range_dma_unmap);
1287c0b12405SJérôme Glisse #endif /* IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR) */
12884ef589dcSJérôme Glisse 
12894ef589dcSJérôme Glisse 
1290df6ad698SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) ||  IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PUBLIC)
12914ef589dcSJérôme Glisse struct page *hmm_vma_alloc_locked_page(struct vm_area_struct *vma,
12924ef589dcSJérôme Glisse 				       unsigned long addr)
12934ef589dcSJérôme Glisse {
12944ef589dcSJérôme Glisse 	struct page *page;
12954ef589dcSJérôme Glisse 
12964ef589dcSJérôme Glisse 	page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, addr);
12974ef589dcSJérôme Glisse 	if (!page)
12984ef589dcSJérôme Glisse 		return NULL;
12994ef589dcSJérôme Glisse 	lock_page(page);
13004ef589dcSJérôme Glisse 	return page;
13014ef589dcSJérôme Glisse }
13024ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_alloc_locked_page);
13034ef589dcSJérôme Glisse 
13044ef589dcSJérôme Glisse 
13054ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_release(struct percpu_ref *ref)
13064ef589dcSJérôme Glisse {
13074ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
13084ef589dcSJérôme Glisse 
13094ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
13104ef589dcSJérôme Glisse 	complete(&devmem->completion);
13114ef589dcSJérôme Glisse }
13124ef589dcSJérôme Glisse 
13134ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_exit(void *data)
13144ef589dcSJérôme Glisse {
13154ef589dcSJérôme Glisse 	struct percpu_ref *ref = data;
13164ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
13174ef589dcSJérôme Glisse 
13184ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
1319bbecd94eSDan Williams 	wait_for_completion(&devmem->completion);
13204ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_exit(ref);
13214ef589dcSJérôme Glisse }
13224ef589dcSJérôme Glisse 
1323bbecd94eSDan Williams static void hmm_devmem_ref_kill(struct percpu_ref *ref)
13244ef589dcSJérôme Glisse {
13254ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_kill(ref);
13264ef589dcSJérôme Glisse }
13274ef589dcSJérôme Glisse 
1328b57e622eSSouptick Joarder static vm_fault_t hmm_devmem_fault(struct vm_area_struct *vma,
13294ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned long addr,
13304ef589dcSJérôme Glisse 			    const struct page *page,
13314ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned int flags,
13324ef589dcSJérôme Glisse 			    pmd_t *pmdp)
13334ef589dcSJérôme Glisse {
13344ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = page->pgmap->data;
13354ef589dcSJérôme Glisse 
13364ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem->ops->fault(devmem, vma, addr, page, flags, pmdp);
13374ef589dcSJérôme Glisse }
13384ef589dcSJérôme Glisse 
13394ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_free(struct page *page, void *data)
13404ef589dcSJérôme Glisse {
13414ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
13424ef589dcSJérôme Glisse 
13432fa147bdSDan Williams 	page->mapping = NULL;
13442fa147bdSDan Williams 
13454ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops->free(devmem, page);
13464ef589dcSJérôme Glisse }
13474ef589dcSJérôme Glisse 
13484ef589dcSJérôme Glisse /*
13494ef589dcSJérôme Glisse  * hmm_devmem_add() - hotplug ZONE_DEVICE memory for device memory
13504ef589dcSJérôme Glisse  *
13514ef589dcSJérôme Glisse  * @ops: memory event device driver callback (see struct hmm_devmem_ops)
13524ef589dcSJérôme Glisse  * @device: device struct to bind the resource too
13534ef589dcSJérôme Glisse  * @size: size in bytes of the device memory to add
1354085ea250SRalph Campbell  * Return: pointer to new hmm_devmem struct ERR_PTR otherwise
13554ef589dcSJérôme Glisse  *
13564ef589dcSJérôme Glisse  * This function first finds an empty range of physical address big enough to
13574ef589dcSJérôme Glisse  * contain the new resource, and then hotplugs it as ZONE_DEVICE memory, which
13584ef589dcSJérôme Glisse  * in turn allocates struct pages. It does not do anything beyond that; all
13594ef589dcSJérôme Glisse  * events affecting the memory will go through the various callbacks provided
13604ef589dcSJérôme Glisse  * by hmm_devmem_ops struct.
13614ef589dcSJérôme Glisse  *
13624ef589dcSJérôme Glisse  * Device driver should call this function during device initialization and
13634ef589dcSJérôme Glisse  * is then responsible of memory management. HMM only provides helpers.
13644ef589dcSJérôme Glisse  */
13654ef589dcSJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add(const struct hmm_devmem_ops *ops,
13664ef589dcSJérôme Glisse 				  struct device *device,
13674ef589dcSJérôme Glisse 				  unsigned long size)
13684ef589dcSJérôme Glisse {
13694ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
13704ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t addr;
1371bbecd94eSDan Williams 	void *result;
13724ef589dcSJérôme Glisse 	int ret;
13734ef589dcSJérôme Glisse 
1374e7638488SDan Williams 	dev_pagemap_get_ops();
13754ef589dcSJérôme Glisse 
137658ef15b7SDan Williams 	devmem = devm_kzalloc(device, sizeof(*devmem), GFP_KERNEL);
13774ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem)
13784ef589dcSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
13794ef589dcSJérôme Glisse 
13804ef589dcSJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
13814ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
13824ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
13834ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource = NULL;
13844ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->device = device;
13854ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
13864ef589dcSJérôme Glisse 
13874ef589dcSJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
13884ef589dcSJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
13894ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
139058ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
13914ef589dcSJérôme Glisse 
139258ef15b7SDan Williams 	ret = devm_add_action_or_reset(device, hmm_devmem_ref_exit, &devmem->ref);
13934ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
139458ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
13954ef589dcSJérôme Glisse 
13964ef589dcSJérôme Glisse 	size = ALIGN(size, PA_SECTION_SIZE);
13974ef589dcSJérôme Glisse 	addr = min((unsigned long)iomem_resource.end,
13984ef589dcSJérôme Glisse 		   (1UL << MAX_PHYSMEM_BITS) - 1);
13994ef589dcSJérôme Glisse 	addr = addr - size + 1UL;
14004ef589dcSJérôme Glisse 
14014ef589dcSJérôme Glisse 	/*
14024ef589dcSJérôme Glisse 	 * FIXME add a new helper to quickly walk resource tree and find free
14034ef589dcSJérôme Glisse 	 * range
14044ef589dcSJérôme Glisse 	 *
14054ef589dcSJérôme Glisse 	 * FIXME what about ioport_resource resource ?
14064ef589dcSJérôme Glisse 	 */
14074ef589dcSJérôme Glisse 	for (; addr > size && addr >= iomem_resource.start; addr -= size) {
14084ef589dcSJérôme Glisse 		ret = region_intersects(addr, size, 0, IORES_DESC_NONE);
14094ef589dcSJérôme Glisse 		if (ret != REGION_DISJOINT)
14104ef589dcSJérôme Glisse 			continue;
14114ef589dcSJérôme Glisse 
14124ef589dcSJérôme Glisse 		devmem->resource = devm_request_mem_region(device, addr, size,
14134ef589dcSJérôme Glisse 							   dev_name(device));
141458ef15b7SDan Williams 		if (!devmem->resource)
141558ef15b7SDan Williams 			return ERR_PTR(-ENOMEM);
14164ef589dcSJérôme Glisse 		break;
14174ef589dcSJérôme Glisse 	}
141858ef15b7SDan Williams 	if (!devmem->resource)
141958ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(-ERANGE);
14204ef589dcSJérôme Glisse 
14214ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource->desc = IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY;
14224ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
14234ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
14244ef589dcSJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
1425063a7d1dSDan Williams 	devmem->page_fault = hmm_devmem_fault;
14264ef589dcSJérôme Glisse 
1427bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
1428bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.res = *devmem->resource;
1429bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.page_free = hmm_devmem_free;
1430bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.altmap_valid = false;
1431bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.ref = &devmem->ref;
1432bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.data = devmem;
1433bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.kill = hmm_devmem_ref_kill;
143458ef15b7SDan Williams 
1435bbecd94eSDan Williams 	result = devm_memremap_pages(devmem->device, &devmem->pagemap);
1436bbecd94eSDan Williams 	if (IS_ERR(result))
1437bbecd94eSDan Williams 		return result;
14384ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem;
14394ef589dcSJérôme Glisse }
144002917e9fSDan Williams EXPORT_SYMBOL_GPL(hmm_devmem_add);
14414ef589dcSJérôme Glisse 
1442d3df0a42SJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add_resource(const struct hmm_devmem_ops *ops,
1443d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct device *device,
1444d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct resource *res)
1445d3df0a42SJérôme Glisse {
1446d3df0a42SJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
1447bbecd94eSDan Williams 	void *result;
1448d3df0a42SJérôme Glisse 	int ret;
1449d3df0a42SJérôme Glisse 
1450d3df0a42SJérôme Glisse 	if (res->desc != IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY)
1451d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1452d3df0a42SJérôme Glisse 
1453e7638488SDan Williams 	dev_pagemap_get_ops();
1454d3df0a42SJérôme Glisse 
145558ef15b7SDan Williams 	devmem = devm_kzalloc(device, sizeof(*devmem), GFP_KERNEL);
1456d3df0a42SJérôme Glisse 	if (!devmem)
1457d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1458d3df0a42SJérôme Glisse 
1459d3df0a42SJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
1460d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
1461d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
1462d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->resource = res;
1463d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->device = device;
1464d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
1465d3df0a42SJérôme Glisse 
1466d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
1467d3df0a42SJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
1468d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
146958ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
1470d3df0a42SJérôme Glisse 
147158ef15b7SDan Williams 	ret = devm_add_action_or_reset(device, hmm_devmem_ref_exit,
147258ef15b7SDan Williams 			&devmem->ref);
1473d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
147458ef15b7SDan Williams 		return ERR_PTR(ret);
1475d3df0a42SJérôme Glisse 
1476d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
1477d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
1478d3df0a42SJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
1479063a7d1dSDan Williams 	devmem->page_fault = hmm_devmem_fault;
1480d3df0a42SJérôme Glisse 
1481bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PUBLIC;
1482bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.res = *devmem->resource;
1483bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.page_free = hmm_devmem_free;
1484bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.altmap_valid = false;
1485bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.ref = &devmem->ref;
1486bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.data = devmem;
1487bbecd94eSDan Williams 	devmem->pagemap.kill = hmm_devmem_ref_kill;
148858ef15b7SDan Williams 
1489bbecd94eSDan Williams 	result = devm_memremap_pages(devmem->device, &devmem->pagemap);
1490bbecd94eSDan Williams 	if (IS_ERR(result))
1491bbecd94eSDan Williams 		return result;
1492d3df0a42SJérôme Glisse 	return devmem;
1493d3df0a42SJérôme Glisse }
149402917e9fSDan Williams EXPORT_SYMBOL_GPL(hmm_devmem_add_resource);
1495d3df0a42SJérôme Glisse 
14964ef589dcSJérôme Glisse /*
1497858b54daSJérôme Glisse  * A device driver that wants to handle multiple devices memory through a
1498858b54daSJérôme Glisse  * single fake device can use hmm_device to do so. This is purely a helper
1499858b54daSJérôme Glisse  * and it is not needed to make use of any HMM functionality.
1500858b54daSJérôme Glisse  */
1501858b54daSJérôme Glisse #define HMM_DEVICE_MAX 256
1502858b54daSJérôme Glisse 
1503858b54daSJérôme Glisse static DECLARE_BITMAP(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1504858b54daSJérôme Glisse static DEFINE_SPINLOCK(hmm_device_lock);
1505858b54daSJérôme Glisse static struct class *hmm_device_class;
1506858b54daSJérôme Glisse static dev_t hmm_device_devt;
1507858b54daSJérôme Glisse 
1508858b54daSJérôme Glisse static void hmm_device_release(struct device *device)
1509858b54daSJérôme Glisse {
1510858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1511858b54daSJérôme Glisse 
1512858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = container_of(device, struct hmm_device, device);
1513858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1514858b54daSJérôme Glisse 	clear_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1515858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1516858b54daSJérôme Glisse 
1517858b54daSJérôme Glisse 	kfree(hmm_device);
1518858b54daSJérôme Glisse }
1519858b54daSJérôme Glisse 
1520858b54daSJérôme Glisse struct hmm_device *hmm_device_new(void *drvdata)
1521858b54daSJérôme Glisse {
1522858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1523858b54daSJérôme Glisse 
1524858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = kzalloc(sizeof(*hmm_device), GFP_KERNEL);
1525858b54daSJérôme Glisse 	if (!hmm_device)
1526858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1527858b54daSJérôme Glisse 
1528858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1529858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->minor = find_first_zero_bit(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1530858b54daSJérôme Glisse 	if (hmm_device->minor >= HMM_DEVICE_MAX) {
1531858b54daSJérôme Glisse 		spin_unlock(&hmm_device_lock);
1532858b54daSJérôme Glisse 		kfree(hmm_device);
1533858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EBUSY);
1534858b54daSJérôme Glisse 	}
1535858b54daSJérôme Glisse 	set_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1536858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1537858b54daSJérôme Glisse 
1538858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_name(&hmm_device->device, "hmm_device%d", hmm_device->minor);
1539858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.devt = MKDEV(MAJOR(hmm_device_devt),
1540858b54daSJérôme Glisse 					hmm_device->minor);
1541858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.release = hmm_device_release;
1542858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_drvdata(&hmm_device->device, drvdata);
1543858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.class = hmm_device_class;
1544858b54daSJérôme Glisse 	device_initialize(&hmm_device->device);
1545858b54daSJérôme Glisse 
1546858b54daSJérôme Glisse 	return hmm_device;
1547858b54daSJérôme Glisse }
1548858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_new);
1549858b54daSJérôme Glisse 
1550858b54daSJérôme Glisse void hmm_device_put(struct hmm_device *hmm_device)
1551858b54daSJérôme Glisse {
1552858b54daSJérôme Glisse 	put_device(&hmm_device->device);
1553858b54daSJérôme Glisse }
1554858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_put);
1555858b54daSJérôme Glisse 
1556858b54daSJérôme Glisse static int __init hmm_init(void)
1557858b54daSJérôme Glisse {
1558858b54daSJérôme Glisse 	int ret;
1559858b54daSJérôme Glisse 
1560858b54daSJérôme Glisse 	ret = alloc_chrdev_region(&hmm_device_devt, 0,
1561858b54daSJérôme Glisse 				  HMM_DEVICE_MAX,
1562858b54daSJérôme Glisse 				  "hmm_device");
1563858b54daSJérôme Glisse 	if (ret)
1564858b54daSJérôme Glisse 		return ret;
1565858b54daSJérôme Glisse 
1566858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device_class = class_create(THIS_MODULE, "hmm_device");
1567858b54daSJérôme Glisse 	if (IS_ERR(hmm_device_class)) {
1568858b54daSJérôme Glisse 		unregister_chrdev_region(hmm_device_devt, HMM_DEVICE_MAX);
1569858b54daSJérôme Glisse 		return PTR_ERR(hmm_device_class);
1570858b54daSJérôme Glisse 	}
1571858b54daSJérôme Glisse 	return 0;
1572858b54daSJérôme Glisse }
1573858b54daSJérôme Glisse 
1574858b54daSJérôme Glisse device_initcall(hmm_init);
1575df6ad698SJérôme Glisse #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE || CONFIG_DEVICE_PUBLIC */
1576