xref: /linux/mm/hmm.c (revision 5504ed29692faad06ea74c4275e96a8ffc83a1e1)
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  *
14133ff0eaSJérôme 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 defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) || defined(CONFIG_DEVICE_PUBLIC)
397b2d55d2SJérôme Glisse /*
407b2d55d2SJérôme Glisse  * Device private memory see HMM (Documentation/vm/hmm.txt) or hmm.h
417b2d55d2SJérôme Glisse  */
427b2d55d2SJérôme Glisse DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(device_private_key);
437b2d55d2SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(device_private_key);
446b368cd4SJérôme Glisse #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE || CONFIG_DEVICE_PUBLIC */
457b2d55d2SJérôme Glisse 
467b2d55d2SJérôme Glisse 
476b368cd4SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR)
48c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops;
49c0b12405SJérôme Glisse 
50133ff0eaSJérôme Glisse /*
51133ff0eaSJérôme Glisse  * struct hmm - HMM per mm struct
52133ff0eaSJérôme Glisse  *
53133ff0eaSJérôme Glisse  * @mm: mm struct this HMM struct is bound to
54da4c3c73SJérôme Glisse  * @lock: lock protecting ranges list
55c0b12405SJérôme Glisse  * @sequence: we track updates to the CPU page table with a sequence number
56da4c3c73SJérôme Glisse  * @ranges: list of range being snapshotted
57c0b12405SJérôme Glisse  * @mirrors: list of mirrors for this mm
58c0b12405SJérôme Glisse  * @mmu_notifier: mmu notifier to track updates to CPU page table
59c0b12405SJérôme Glisse  * @mirrors_sem: read/write semaphore protecting the mirrors list
60133ff0eaSJérôme Glisse  */
61133ff0eaSJérôme Glisse struct hmm {
62133ff0eaSJérôme Glisse 	struct mm_struct	*mm;
63da4c3c73SJérôme Glisse 	spinlock_t		lock;
64c0b12405SJérôme Glisse 	atomic_t		sequence;
65da4c3c73SJérôme Glisse 	struct list_head	ranges;
66c0b12405SJérôme Glisse 	struct list_head	mirrors;
67c0b12405SJérôme Glisse 	struct mmu_notifier	mmu_notifier;
68c0b12405SJérôme Glisse 	struct rw_semaphore	mirrors_sem;
69133ff0eaSJérôme Glisse };
70133ff0eaSJérôme Glisse 
71133ff0eaSJérôme Glisse /*
72133ff0eaSJérôme Glisse  * hmm_register - register HMM against an mm (HMM internal)
73133ff0eaSJérôme Glisse  *
74133ff0eaSJérôme Glisse  * @mm: mm struct to attach to
75133ff0eaSJérôme Glisse  *
76133ff0eaSJérôme Glisse  * This is not intended to be used directly by device drivers. It allocates an
77133ff0eaSJérôme Glisse  * HMM struct if mm does not have one, and initializes it.
78133ff0eaSJérôme Glisse  */
79133ff0eaSJérôme Glisse static struct hmm *hmm_register(struct mm_struct *mm)
80133ff0eaSJérôme Glisse {
81c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = READ_ONCE(mm->hmm);
82c0b12405SJérôme Glisse 	bool cleanup = false;
83133ff0eaSJérôme Glisse 
84133ff0eaSJérôme Glisse 	/*
85133ff0eaSJérôme Glisse 	 * The hmm struct can only be freed once the mm_struct goes away,
86133ff0eaSJérôme Glisse 	 * hence we should always have pre-allocated an new hmm struct
87133ff0eaSJérôme Glisse 	 * above.
88133ff0eaSJérôme Glisse 	 */
89c0b12405SJérôme Glisse 	if (hmm)
90c0b12405SJérôme Glisse 		return hmm;
91c0b12405SJérôme Glisse 
92c0b12405SJérôme Glisse 	hmm = kmalloc(sizeof(*hmm), GFP_KERNEL);
93c0b12405SJérôme Glisse 	if (!hmm)
94c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
95c0b12405SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->mirrors);
96c0b12405SJérôme Glisse 	init_rwsem(&hmm->mirrors_sem);
97c0b12405SJérôme Glisse 	atomic_set(&hmm->sequence, 0);
98c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = NULL;
99da4c3c73SJérôme Glisse 	INIT_LIST_HEAD(&hmm->ranges);
100da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock_init(&hmm->lock);
101c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mm = mm;
102c0b12405SJérôme Glisse 
103c0b12405SJérôme Glisse 	/*
104c0b12405SJérôme Glisse 	 * We should only get here if hold the mmap_sem in write mode ie on
105c0b12405SJérôme Glisse 	 * registration of first mirror through hmm_mirror_register()
106c0b12405SJérôme Glisse 	 */
107c0b12405SJérôme Glisse 	hmm->mmu_notifier.ops = &hmm_mmu_notifier_ops;
108c0b12405SJérôme Glisse 	if (__mmu_notifier_register(&hmm->mmu_notifier, mm)) {
109c0b12405SJérôme Glisse 		kfree(hmm);
110c0b12405SJérôme Glisse 		return NULL;
111c0b12405SJérôme Glisse 	}
112c0b12405SJérôme Glisse 
113c0b12405SJérôme Glisse 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
114c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm->hmm)
115c0b12405SJérôme Glisse 		mm->hmm = hmm;
116c0b12405SJérôme Glisse 	else
117c0b12405SJérôme Glisse 		cleanup = true;
118c0b12405SJérôme Glisse 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
119c0b12405SJérôme Glisse 
120c0b12405SJérôme Glisse 	if (cleanup) {
121c0b12405SJérôme Glisse 		mmu_notifier_unregister(&hmm->mmu_notifier, mm);
122c0b12405SJérôme Glisse 		kfree(hmm);
123c0b12405SJérôme Glisse 	}
124c0b12405SJérôme Glisse 
125133ff0eaSJérôme Glisse 	return mm->hmm;
126133ff0eaSJérôme Glisse }
127133ff0eaSJérôme Glisse 
128133ff0eaSJérôme Glisse void hmm_mm_destroy(struct mm_struct *mm)
129133ff0eaSJérôme Glisse {
130133ff0eaSJérôme Glisse 	kfree(mm->hmm);
131133ff0eaSJérôme Glisse }
132c0b12405SJérôme Glisse 
133c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range(struct hmm *hmm,
134c0b12405SJérôme Glisse 				 enum hmm_update_type action,
135c0b12405SJérôme Glisse 				 unsigned long start,
136c0b12405SJérôme Glisse 				 unsigned long end)
137c0b12405SJérôme Glisse {
138c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm_mirror *mirror;
139da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range;
140da4c3c73SJérôme Glisse 
141da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
142da4c3c73SJérôme Glisse 	list_for_each_entry(range, &hmm->ranges, list) {
143da4c3c73SJérôme Glisse 		unsigned long addr, idx, npages;
144da4c3c73SJérôme Glisse 
145da4c3c73SJérôme Glisse 		if (end < range->start || start >= range->end)
146da4c3c73SJérôme Glisse 			continue;
147da4c3c73SJérôme Glisse 
148da4c3c73SJérôme Glisse 		range->valid = false;
149da4c3c73SJérôme Glisse 		addr = max(start, range->start);
150da4c3c73SJérôme Glisse 		idx = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
151da4c3c73SJérôme Glisse 		npages = (min(range->end, end) - addr) >> PAGE_SHIFT;
152da4c3c73SJérôme Glisse 		memset(&range->pfns[idx], 0, sizeof(*range->pfns) * npages);
153da4c3c73SJérôme Glisse 	}
154da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
155c0b12405SJérôme Glisse 
156c0b12405SJérôme Glisse 	down_read(&hmm->mirrors_sem);
157c0b12405SJérôme Glisse 	list_for_each_entry(mirror, &hmm->mirrors, list)
158c0b12405SJérôme Glisse 		mirror->ops->sync_cpu_device_pagetables(mirror, action,
159c0b12405SJérôme Glisse 							start, end);
160c0b12405SJérôme Glisse 	up_read(&hmm->mirrors_sem);
161c0b12405SJérôme Glisse }
162c0b12405SJérôme Glisse 
163e1401513SRalph Campbell static void hmm_release(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
164e1401513SRalph Campbell {
165e1401513SRalph Campbell 	struct hmm_mirror *mirror;
166e1401513SRalph Campbell 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
167e1401513SRalph Campbell 
168e1401513SRalph Campbell 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
169e1401513SRalph Campbell 	mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors, struct hmm_mirror,
170e1401513SRalph Campbell 					  list);
171e1401513SRalph Campbell 	while (mirror) {
172e1401513SRalph Campbell 		list_del_init(&mirror->list);
173e1401513SRalph Campbell 		if (mirror->ops->release) {
174e1401513SRalph Campbell 			/*
175e1401513SRalph Campbell 			 * Drop mirrors_sem so callback can wait on any pending
176e1401513SRalph Campbell 			 * work that might itself trigger mmu_notifier callback
177e1401513SRalph Campbell 			 * and thus would deadlock with us.
178e1401513SRalph Campbell 			 */
179e1401513SRalph Campbell 			up_write(&hmm->mirrors_sem);
180e1401513SRalph Campbell 			mirror->ops->release(mirror);
181e1401513SRalph Campbell 			down_write(&hmm->mirrors_sem);
182e1401513SRalph Campbell 		}
183e1401513SRalph Campbell 		mirror = list_first_entry_or_null(&hmm->mirrors,
184e1401513SRalph Campbell 						  struct hmm_mirror, list);
185e1401513SRalph Campbell 	}
186e1401513SRalph Campbell 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
187e1401513SRalph Campbell }
188e1401513SRalph Campbell 
189c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_start(struct mmu_notifier *mn,
190c0b12405SJérôme Glisse 				       struct mm_struct *mm,
191c0b12405SJérôme Glisse 				       unsigned long start,
192c0b12405SJérôme Glisse 				       unsigned long end)
193c0b12405SJérôme Glisse {
194c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
195c0b12405SJérôme Glisse 
196c0b12405SJérôme Glisse 	VM_BUG_ON(!hmm);
197c0b12405SJérôme Glisse 
198c0b12405SJérôme Glisse 	atomic_inc(&hmm->sequence);
199c0b12405SJérôme Glisse }
200c0b12405SJérôme Glisse 
201c0b12405SJérôme Glisse static void hmm_invalidate_range_end(struct mmu_notifier *mn,
202c0b12405SJérôme Glisse 				     struct mm_struct *mm,
203c0b12405SJérôme Glisse 				     unsigned long start,
204c0b12405SJérôme Glisse 				     unsigned long end)
205c0b12405SJérôme Glisse {
206c0b12405SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm = mm->hmm;
207c0b12405SJérôme Glisse 
208c0b12405SJérôme Glisse 	VM_BUG_ON(!hmm);
209c0b12405SJérôme Glisse 
210c0b12405SJérôme Glisse 	hmm_invalidate_range(mm->hmm, HMM_UPDATE_INVALIDATE, start, end);
211c0b12405SJérôme Glisse }
212c0b12405SJérôme Glisse 
213c0b12405SJérôme Glisse static const struct mmu_notifier_ops hmm_mmu_notifier_ops = {
214e1401513SRalph Campbell 	.release		= hmm_release,
215c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_start	= hmm_invalidate_range_start,
216c0b12405SJérôme Glisse 	.invalidate_range_end	= hmm_invalidate_range_end,
217c0b12405SJérôme Glisse };
218c0b12405SJérôme Glisse 
219c0b12405SJérôme Glisse /*
220c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_register() - register a mirror against an mm
221c0b12405SJérôme Glisse  *
222c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
223c0b12405SJérôme Glisse  * @mm: mm to register against
224c0b12405SJérôme Glisse  *
225c0b12405SJérôme Glisse  * To start mirroring a process address space, the device driver must register
226c0b12405SJérôme Glisse  * an HMM mirror struct.
227c0b12405SJérôme Glisse  *
228c0b12405SJérôme Glisse  * THE mm->mmap_sem MUST BE HELD IN WRITE MODE !
229c0b12405SJérôme Glisse  */
230c0b12405SJérôme Glisse int hmm_mirror_register(struct hmm_mirror *mirror, struct mm_struct *mm)
231c0b12405SJérôme Glisse {
232c0b12405SJérôme Glisse 	/* Sanity check */
233c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mm || !mirror || !mirror->ops)
234c0b12405SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
235c0b12405SJérôme Glisse 
236c01cbba2SJérôme Glisse again:
237c0b12405SJérôme Glisse 	mirror->hmm = hmm_register(mm);
238c0b12405SJérôme Glisse 	if (!mirror->hmm)
239c0b12405SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
240c0b12405SJérôme Glisse 
241c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
242c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mirror->hmm->mm == NULL) {
243c01cbba2SJérôme Glisse 		/*
244c01cbba2SJérôme Glisse 		 * A racing hmm_mirror_unregister() is about to destroy the hmm
245c01cbba2SJérôme Glisse 		 * struct. Try again to allocate a new one.
246c01cbba2SJérôme Glisse 		 */
247c01cbba2SJérôme Glisse 		up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
248c01cbba2SJérôme Glisse 		mirror->hmm = NULL;
249c01cbba2SJérôme Glisse 		goto again;
250c01cbba2SJérôme Glisse 	} else {
251c0b12405SJérôme Glisse 		list_add(&mirror->list, &mirror->hmm->mirrors);
252c0b12405SJérôme Glisse 		up_write(&mirror->hmm->mirrors_sem);
253c01cbba2SJérôme Glisse 	}
254c0b12405SJérôme Glisse 
255c0b12405SJérôme Glisse 	return 0;
256c0b12405SJérôme Glisse }
257c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_register);
258c0b12405SJérôme Glisse 
259c0b12405SJérôme Glisse /*
260c0b12405SJérôme Glisse  * hmm_mirror_unregister() - unregister a mirror
261c0b12405SJérôme Glisse  *
262c0b12405SJérôme Glisse  * @mirror: new mirror struct to register
263c0b12405SJérôme Glisse  *
264c0b12405SJérôme Glisse  * Stop mirroring a process address space, and cleanup.
265c0b12405SJérôme Glisse  */
266c0b12405SJérôme Glisse void hmm_mirror_unregister(struct hmm_mirror *mirror)
267c0b12405SJérôme Glisse {
268c01cbba2SJérôme Glisse 	bool should_unregister = false;
269c01cbba2SJérôme Glisse 	struct mm_struct *mm;
270c01cbba2SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
271c0b12405SJérôme Glisse 
272c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mirror->hmm == NULL)
273c01cbba2SJérôme Glisse 		return;
274c01cbba2SJérôme Glisse 
275c01cbba2SJérôme Glisse 	hmm = mirror->hmm;
276c0b12405SJérôme Glisse 	down_write(&hmm->mirrors_sem);
277e1401513SRalph Campbell 	list_del_init(&mirror->list);
278c01cbba2SJérôme Glisse 	should_unregister = list_empty(&hmm->mirrors);
279c01cbba2SJérôme Glisse 	mirror->hmm = NULL;
280c01cbba2SJérôme Glisse 	mm = hmm->mm;
281c01cbba2SJérôme Glisse 	hmm->mm = NULL;
282c0b12405SJérôme Glisse 	up_write(&hmm->mirrors_sem);
283c01cbba2SJérôme Glisse 
284c01cbba2SJérôme Glisse 	if (!should_unregister || mm == NULL)
285c01cbba2SJérôme Glisse 		return;
286c01cbba2SJérôme Glisse 
287c01cbba2SJérôme Glisse 	spin_lock(&mm->page_table_lock);
288c01cbba2SJérôme Glisse 	if (mm->hmm == hmm)
289c01cbba2SJérôme Glisse 		mm->hmm = NULL;
290c01cbba2SJérôme Glisse 	spin_unlock(&mm->page_table_lock);
291c01cbba2SJérôme Glisse 
292c01cbba2SJérôme Glisse 	mmu_notifier_unregister_no_release(&hmm->mmu_notifier, mm);
293c01cbba2SJérôme Glisse 	kfree(hmm);
294c0b12405SJérôme Glisse }
295c0b12405SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_mirror_unregister);
296da4c3c73SJérôme Glisse 
29774eee180SJérôme Glisse struct hmm_vma_walk {
29874eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range	*range;
29974eee180SJérôme Glisse 	unsigned long		last;
30074eee180SJérôme Glisse 	bool			fault;
30174eee180SJérôme Glisse 	bool			block;
30274eee180SJérôme Glisse 	bool			write;
30374eee180SJérôme Glisse };
30474eee180SJérôme Glisse 
30574eee180SJérôme Glisse static int hmm_vma_do_fault(struct mm_walk *walk,
30674eee180SJérôme Glisse 			    unsigned long addr,
307ff05c0c6SJérôme Glisse 			    uint64_t *pfn)
30874eee180SJérôme Glisse {
30974eee180SJérôme Glisse 	unsigned int flags = FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | FAULT_FLAG_REMOTE;
31074eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
31174eee180SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
31274eee180SJérôme Glisse 	int r;
31374eee180SJérôme Glisse 
31474eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->block ? 0 : FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY;
31574eee180SJérôme Glisse 	flags |= hmm_vma_walk->write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
31674eee180SJérôme Glisse 	r = handle_mm_fault(vma, addr, flags);
31774eee180SJérôme Glisse 	if (r & VM_FAULT_RETRY)
31874eee180SJérôme Glisse 		return -EBUSY;
31974eee180SJérôme Glisse 	if (r & VM_FAULT_ERROR) {
32074eee180SJérôme Glisse 		*pfn = HMM_PFN_ERROR;
32174eee180SJérôme Glisse 		return -EFAULT;
32274eee180SJérôme Glisse 	}
32374eee180SJérôme Glisse 
32474eee180SJérôme Glisse 	return -EAGAIN;
32574eee180SJérôme Glisse }
32674eee180SJérôme Glisse 
327da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_pfns_bad(unsigned long addr,
328da4c3c73SJérôme Glisse 			unsigned long end,
329da4c3c73SJérôme Glisse 			struct mm_walk *walk)
330da4c3c73SJérôme Glisse {
331c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
332c719547fSJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
333ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
334da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
335da4c3c73SJérôme Glisse 
336da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
337da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++)
338da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = HMM_PFN_ERROR;
339da4c3c73SJérôme Glisse 
340da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
341da4c3c73SJérôme Glisse }
342da4c3c73SJérôme Glisse 
343ff05c0c6SJérôme Glisse static void hmm_pfns_clear(uint64_t *pfns,
34474eee180SJérôme Glisse 			   unsigned long addr,
34574eee180SJérôme Glisse 			   unsigned long end)
34674eee180SJérôme Glisse {
34774eee180SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, pfns++)
34874eee180SJérôme Glisse 		*pfns = 0;
34974eee180SJérôme Glisse }
35074eee180SJérôme Glisse 
351*5504ed29SJérôme Glisse /*
352*5504ed29SJérôme Glisse  * hmm_vma_walk_hole() - handle a range lacking valid pmd or pte(s)
353*5504ed29SJérôme Glisse  * @start: range virtual start address (inclusive)
354*5504ed29SJérôme Glisse  * @end: range virtual end address (exclusive)
355*5504ed29SJérôme Glisse  * @walk: mm_walk structure
356*5504ed29SJérôme Glisse  * Returns: 0 on success, -EAGAIN after page fault, or page fault error
357*5504ed29SJérôme Glisse  *
358*5504ed29SJérôme Glisse  * This function will be called whenever pmd_none() or pte_none() returns true,
359*5504ed29SJérôme Glisse  * or whenever there is no page directory covering the virtual address range.
360*5504ed29SJérôme Glisse  */
361da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_hole(unsigned long addr,
362da4c3c73SJérôme Glisse 			     unsigned long end,
363da4c3c73SJérôme Glisse 			     struct mm_walk *walk)
364da4c3c73SJérôme Glisse {
36574eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
36674eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
367ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
368da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long i;
369da4c3c73SJérôme Glisse 
37074eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk->last = addr;
371da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
37274eee180SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++) {
373da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = 0;
37474eee180SJérôme Glisse 		if (hmm_vma_walk->fault) {
37574eee180SJérôme Glisse 			int ret;
376da4c3c73SJérôme Glisse 
37774eee180SJérôme Glisse 			ret = hmm_vma_do_fault(walk, addr, &pfns[i]);
37874eee180SJérôme Glisse 			if (ret != -EAGAIN)
37974eee180SJérôme Glisse 				return ret;
38074eee180SJérôme Glisse 		}
38174eee180SJérôme Glisse 	}
38274eee180SJérôme Glisse 
38374eee180SJérôme Glisse 	return hmm_vma_walk->fault ? -EAGAIN : 0;
384da4c3c73SJérôme Glisse }
385da4c3c73SJérôme Glisse 
386da4c3c73SJérôme Glisse static int hmm_vma_walk_pmd(pmd_t *pmdp,
387da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long start,
388da4c3c73SJérôme Glisse 			    unsigned long end,
389da4c3c73SJérôme Glisse 			    struct mm_walk *walk)
390da4c3c73SJérôme Glisse {
39174eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk *hmm_vma_walk = walk->private;
39274eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_range *range = hmm_vma_walk->range;
393da4c3c73SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
394ff05c0c6SJérôme Glisse 	uint64_t *pfns = range->pfns;
395da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long addr = start, i;
39674eee180SJérôme Glisse 	bool write_fault;
397da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_t *ptep;
398da4c3c73SJérôme Glisse 
399da4c3c73SJérôme Glisse 	i = (addr - range->start) >> PAGE_SHIFT;
40074eee180SJérôme Glisse 	write_fault = hmm_vma_walk->fault & hmm_vma_walk->write;
401da4c3c73SJérôme Glisse 
402da4c3c73SJérôme Glisse again:
403da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_none(*pmdp))
404da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
405da4c3c73SJérôme Glisse 
406da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_huge(*pmdp) && vma->vm_flags & VM_HUGETLB)
407da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
408da4c3c73SJérôme Glisse 
409da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_devmap(*pmdp) || pmd_trans_huge(*pmdp)) {
410da4c3c73SJérôme Glisse 		unsigned long pfn;
411ff05c0c6SJérôme Glisse 		uint64_t flag = 0;
412da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd_t pmd;
413da4c3c73SJérôme Glisse 
414da4c3c73SJérôme Glisse 		/*
415da4c3c73SJérôme Glisse 		 * No need to take pmd_lock here, even if some other threads
416da4c3c73SJérôme Glisse 		 * is splitting the huge pmd we will get that event through
417da4c3c73SJérôme Glisse 		 * mmu_notifier callback.
418da4c3c73SJérôme Glisse 		 *
419da4c3c73SJérôme Glisse 		 * So just read pmd value and check again its a transparent
420da4c3c73SJérôme Glisse 		 * huge or device mapping one and compute corresponding pfn
421da4c3c73SJérôme Glisse 		 * values.
422da4c3c73SJérôme Glisse 		 */
423da4c3c73SJérôme Glisse 		pmd = pmd_read_atomic(pmdp);
424da4c3c73SJérôme Glisse 		barrier();
425da4c3c73SJérôme Glisse 		if (!pmd_devmap(pmd) && !pmd_trans_huge(pmd))
426da4c3c73SJérôme Glisse 			goto again;
427da4c3c73SJérôme Glisse 		if (pmd_protnone(pmd))
428*5504ed29SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
429da4c3c73SJérôme Glisse 
430f6f37321SLinus Torvalds 		if (write_fault && !pmd_write(pmd))
431*5504ed29SJérôme Glisse 			return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
43274eee180SJérôme Glisse 
433da4c3c73SJérôme Glisse 		pfn = pmd_pfn(pmd) + pte_index(addr);
434f6f37321SLinus Torvalds 		flag |= pmd_write(pmd) ? HMM_PFN_WRITE : 0;
435da4c3c73SJérôme Glisse 		for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, i++, pfn++)
436ff05c0c6SJérôme Glisse 			pfns[i] = hmm_pfn_from_pfn(pfn) | flag;
437da4c3c73SJérôme Glisse 		return 0;
438da4c3c73SJérôme Glisse 	}
439da4c3c73SJérôme Glisse 
440da4c3c73SJérôme Glisse 	if (pmd_bad(*pmdp))
441da4c3c73SJérôme Glisse 		return hmm_pfns_bad(start, end, walk);
442da4c3c73SJérôme Glisse 
443da4c3c73SJérôme Glisse 	ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
444da4c3c73SJérôme Glisse 	for (; addr < end; addr += PAGE_SIZE, ptep++, i++) {
445da4c3c73SJérôme Glisse 		pte_t pte = *ptep;
446da4c3c73SJérôme Glisse 
447da4c3c73SJérôme Glisse 		pfns[i] = 0;
448da4c3c73SJérôme Glisse 
44974eee180SJérôme Glisse 		if (pte_none(pte)) {
450*5504ed29SJérôme Glisse 			pfns[i] = 0;
45174eee180SJérôme Glisse 			if (hmm_vma_walk->fault)
45274eee180SJérôme Glisse 				goto fault;
453da4c3c73SJérôme Glisse 			continue;
454da4c3c73SJérôme Glisse 		}
455da4c3c73SJérôme Glisse 
45674eee180SJérôme Glisse 		if (!pte_present(pte)) {
4578d63e4cdSRalph Campbell 			swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
45874eee180SJérôme Glisse 
45974eee180SJérôme Glisse 			if (!non_swap_entry(entry)) {
46074eee180SJérôme Glisse 				if (hmm_vma_walk->fault)
46174eee180SJérôme Glisse 					goto fault;
46274eee180SJérôme Glisse 				continue;
46374eee180SJérôme Glisse 			}
46474eee180SJérôme Glisse 
46574eee180SJérôme Glisse 			/*
46674eee180SJérôme Glisse 			 * This is a special swap entry, ignore migration, use
46774eee180SJérôme Glisse 			 * device and report anything else as error.
46874eee180SJérôme Glisse 			 */
4694ef589dcSJérôme Glisse 			if (is_device_private_entry(entry)) {
470ff05c0c6SJérôme Glisse 				pfns[i] = hmm_pfn_from_pfn(swp_offset(entry));
4714ef589dcSJérôme Glisse 				if (is_write_device_private_entry(entry)) {
4724ef589dcSJérôme Glisse 					pfns[i] |= HMM_PFN_WRITE;
4734ef589dcSJérôme Glisse 				} else if (write_fault)
4744ef589dcSJérôme Glisse 					goto fault;
4754ef589dcSJérôme Glisse 				pfns[i] |= HMM_PFN_DEVICE_UNADDRESSABLE;
4764ef589dcSJérôme Glisse 			} else if (is_migration_entry(entry)) {
47774eee180SJérôme Glisse 				if (hmm_vma_walk->fault) {
47874eee180SJérôme Glisse 					pte_unmap(ptep);
47974eee180SJérôme Glisse 					hmm_vma_walk->last = addr;
48074eee180SJérôme Glisse 					migration_entry_wait(vma->vm_mm,
48174eee180SJérôme Glisse 							     pmdp, addr);
48274eee180SJérôme Glisse 					return -EAGAIN;
48374eee180SJérôme Glisse 				}
48474eee180SJérôme Glisse 				continue;
48574eee180SJérôme Glisse 			} else {
48674eee180SJérôme Glisse 				/* Report error for everything else */
48774eee180SJérôme Glisse 				pfns[i] = HMM_PFN_ERROR;
48874eee180SJérôme Glisse 			}
48974eee180SJérôme Glisse 			continue;
49074eee180SJérôme Glisse 		}
49174eee180SJérôme Glisse 
492f6f37321SLinus Torvalds 		if (write_fault && !pte_write(pte))
49374eee180SJérôme Glisse 			goto fault;
49474eee180SJérôme Glisse 
495ff05c0c6SJérôme Glisse 		pfns[i] = hmm_pfn_from_pfn(pte_pfn(pte));
496f6f37321SLinus Torvalds 		pfns[i] |= pte_write(pte) ? HMM_PFN_WRITE : 0;
49774eee180SJérôme Glisse 		continue;
49874eee180SJérôme Glisse 
49974eee180SJérôme Glisse fault:
50074eee180SJérôme Glisse 		pte_unmap(ptep);
501*5504ed29SJérôme Glisse 		/* Fault any virtual address we were asked to fault */
502*5504ed29SJérôme Glisse 		return hmm_vma_walk_hole(start, end, walk);
503da4c3c73SJérôme Glisse 	}
504da4c3c73SJérôme Glisse 	pte_unmap(ptep - 1);
505da4c3c73SJérôme Glisse 
506da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
507da4c3c73SJérôme Glisse }
508da4c3c73SJérôme Glisse 
509855ce7d2SJérôme Glisse static void hmm_pfns_special(struct hmm_range *range)
510855ce7d2SJérôme Glisse {
511855ce7d2SJérôme Glisse 	unsigned long addr = range->start, i = 0;
512855ce7d2SJérôme Glisse 
513855ce7d2SJérôme Glisse 	for (; addr < range->end; addr += PAGE_SIZE, i++)
514855ce7d2SJérôme Glisse 		range->pfns[i] = HMM_PFN_SPECIAL;
515855ce7d2SJérôme Glisse }
516855ce7d2SJérôme Glisse 
517da4c3c73SJérôme Glisse /*
518da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_get_pfns() - snapshot CPU page table for a range of virtual addresses
51908232a45SJérôme Glisse  * @range: range being snapshotted
52086586a41SJérôme Glisse  * Returns: -EINVAL if invalid argument, -ENOMEM out of memory, -EPERM invalid
52186586a41SJérôme Glisse  *          vma permission, 0 success
522da4c3c73SJérôme Glisse  *
523da4c3c73SJérôme Glisse  * This snapshots the CPU page table for a range of virtual addresses. Snapshot
524da4c3c73SJérôme Glisse  * validity is tracked by range struct. See hmm_vma_range_done() for further
525da4c3c73SJérôme Glisse  * information.
526da4c3c73SJérôme Glisse  *
527da4c3c73SJérôme Glisse  * The range struct is initialized here. It tracks the CPU page table, but only
528da4c3c73SJérôme Glisse  * if the function returns success (0), in which case the caller must then call
529da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_range_done() to stop CPU page table update tracking on this range.
530da4c3c73SJérôme Glisse  *
531da4c3c73SJérôme Glisse  * NOT CALLING hmm_vma_range_done() IF FUNCTION RETURNS 0 WILL LEAD TO SERIOUS
532da4c3c73SJérôme Glisse  * MEMORY CORRUPTION ! YOU HAVE BEEN WARNED !
533da4c3c73SJérôme Glisse  */
53408232a45SJérôme Glisse int hmm_vma_get_pfns(struct hmm_range *range)
535da4c3c73SJérôme Glisse {
53608232a45SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = range->vma;
53774eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
538da4c3c73SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
539da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
540da4c3c73SJérôme Glisse 
541da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Sanity check, this really should not happen ! */
54208232a45SJérôme Glisse 	if (range->start < vma->vm_start || range->start >= vma->vm_end)
543da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
54408232a45SJérôme Glisse 	if (range->end < vma->vm_start || range->end > vma->vm_end)
545da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
546da4c3c73SJérôme Glisse 
547da4c3c73SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
548da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm)
549da4c3c73SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
550da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Caller must have registered a mirror, via hmm_mirror_register() ! */
551da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm->mmu_notifier.ops)
552da4c3c73SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
553da4c3c73SJérôme Glisse 
554855ce7d2SJérôme Glisse 	/* FIXME support hugetlb fs */
555855ce7d2SJérôme Glisse 	if (is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)) {
556855ce7d2SJérôme Glisse 		hmm_pfns_special(range);
557855ce7d2SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
558855ce7d2SJérôme Glisse 	}
559855ce7d2SJérôme Glisse 
56086586a41SJérôme Glisse 	if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
56186586a41SJérôme Glisse 		/*
56286586a41SJérôme Glisse 		 * If vma do not allow read access, then assume that it does
56386586a41SJérôme Glisse 		 * not allow write access, either. Architecture that allow
56486586a41SJérôme Glisse 		 * write without read access are not supported by HMM, because
56586586a41SJérôme Glisse 		 * operations such has atomic access would not work.
56686586a41SJérôme Glisse 		 */
56786586a41SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range->pfns, range->start, range->end);
56886586a41SJérôme Glisse 		return -EPERM;
56986586a41SJérôme Glisse 	}
57086586a41SJérôme Glisse 
571da4c3c73SJérôme Glisse 	/* Initialize range to track CPU page table update */
572da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
573da4c3c73SJérôme Glisse 	range->valid = true;
574da4c3c73SJérôme Glisse 	list_add_rcu(&range->list, &hmm->ranges);
575da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
576da4c3c73SJérôme Glisse 
57774eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.fault = false;
57874eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.range = range;
57974eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
58074eee180SJérôme Glisse 
581da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.vma = vma;
582da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.mm = vma->vm_mm;
583da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_entry = NULL;
584da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.test_walk = NULL;
585da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
586da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
587da4c3c73SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
588da4c3c73SJérôme Glisse 
58908232a45SJérôme Glisse 	walk_page_range(range->start, range->end, &mm_walk);
590da4c3c73SJérôme Glisse 	return 0;
591da4c3c73SJérôme Glisse }
592da4c3c73SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_get_pfns);
593da4c3c73SJérôme Glisse 
594da4c3c73SJérôme Glisse /*
595da4c3c73SJérôme Glisse  * hmm_vma_range_done() - stop tracking change to CPU page table over a range
596da4c3c73SJérôme Glisse  * @range: range being tracked
597da4c3c73SJérôme Glisse  * Returns: false if range data has been invalidated, true otherwise
598da4c3c73SJérôme Glisse  *
599da4c3c73SJérôme Glisse  * Range struct is used to track updates to the CPU page table after a call to
600da4c3c73SJérôme Glisse  * either hmm_vma_get_pfns() or hmm_vma_fault(). Once the device driver is done
601da4c3c73SJérôme Glisse  * using the data,  or wants to lock updates to the data it got from those
602da4c3c73SJérôme Glisse  * functions, it must call the hmm_vma_range_done() function, which will then
603da4c3c73SJérôme Glisse  * stop tracking CPU page table updates.
604da4c3c73SJérôme Glisse  *
605da4c3c73SJérôme Glisse  * Note that device driver must still implement general CPU page table update
606da4c3c73SJérôme Glisse  * tracking either by using hmm_mirror (see hmm_mirror_register()) or by using
607da4c3c73SJérôme Glisse  * the mmu_notifier API directly.
608da4c3c73SJérôme Glisse  *
609da4c3c73SJérôme Glisse  * CPU page table update tracking done through hmm_range is only temporary and
610da4c3c73SJérôme Glisse  * to be used while trying to duplicate CPU page table contents for a range of
611da4c3c73SJérôme Glisse  * virtual addresses.
612da4c3c73SJérôme Glisse  *
613da4c3c73SJérôme Glisse  * There are two ways to use this :
614da4c3c73SJérôme Glisse  * again:
61508232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_get_pfns(range); or hmm_vma_fault(...);
616da4c3c73SJérôme Glisse  *   trans = device_build_page_table_update_transaction(pfns);
617da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_lock();
61808232a45SJérôme Glisse  *   if (!hmm_vma_range_done(range)) {
619da4c3c73SJérôme Glisse  *     device_page_table_unlock();
620da4c3c73SJérôme Glisse  *     goto again;
621da4c3c73SJérôme Glisse  *   }
622da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_commit_transaction(trans);
623da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_unlock();
624da4c3c73SJérôme Glisse  *
625da4c3c73SJérôme Glisse  * Or:
62608232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_get_pfns(range); or hmm_vma_fault(...);
627da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_lock();
62808232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_range_done(range);
62908232a45SJérôme Glisse  *   device_update_page_table(range->pfns);
630da4c3c73SJérôme Glisse  *   device_page_table_unlock();
631da4c3c73SJérôme Glisse  */
63208232a45SJérôme Glisse bool hmm_vma_range_done(struct hmm_range *range)
633da4c3c73SJérôme Glisse {
634da4c3c73SJérôme Glisse 	unsigned long npages = (range->end - range->start) >> PAGE_SHIFT;
635da4c3c73SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
636da4c3c73SJérôme Glisse 
637da4c3c73SJérôme Glisse 	if (range->end <= range->start) {
638da4c3c73SJérôme Glisse 		BUG();
639da4c3c73SJérôme Glisse 		return false;
640da4c3c73SJérôme Glisse 	}
641da4c3c73SJérôme Glisse 
64208232a45SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(range->vma->vm_mm);
643da4c3c73SJérôme Glisse 	if (!hmm) {
644da4c3c73SJérôme Glisse 		memset(range->pfns, 0, sizeof(*range->pfns) * npages);
645da4c3c73SJérôme Glisse 		return false;
646da4c3c73SJérôme Glisse 	}
647da4c3c73SJérôme Glisse 
648da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
649da4c3c73SJérôme Glisse 	list_del_rcu(&range->list);
650da4c3c73SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
651da4c3c73SJérôme Glisse 
652da4c3c73SJérôme Glisse 	return range->valid;
653da4c3c73SJérôme Glisse }
654da4c3c73SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_range_done);
65574eee180SJérôme Glisse 
65674eee180SJérôme Glisse /*
65774eee180SJérôme Glisse  * hmm_vma_fault() - try to fault some address in a virtual address range
65808232a45SJérôme Glisse  * @range: range being faulted
65974eee180SJérôme Glisse  * @write: is it a write fault
66074eee180SJérôme Glisse  * @block: allow blocking on fault (if true it sleeps and do not drop mmap_sem)
66174eee180SJérôme Glisse  * Returns: 0 success, error otherwise (-EAGAIN means mmap_sem have been drop)
66274eee180SJérôme Glisse  *
66374eee180SJérôme Glisse  * This is similar to a regular CPU page fault except that it will not trigger
66474eee180SJérôme Glisse  * any memory migration if the memory being faulted is not accessible by CPUs.
66574eee180SJérôme Glisse  *
666ff05c0c6SJérôme Glisse  * On error, for one virtual address in the range, the function will mark the
667ff05c0c6SJérôme Glisse  * corresponding HMM pfn entry with an error flag.
66874eee180SJérôme Glisse  *
66974eee180SJérôme Glisse  * Expected use pattern:
67074eee180SJérôme Glisse  * retry:
67174eee180SJérôme Glisse  *   down_read(&mm->mmap_sem);
67274eee180SJérôme Glisse  *   // Find vma and address device wants to fault, initialize hmm_pfn_t
67374eee180SJérôme Glisse  *   // array accordingly
67408232a45SJérôme Glisse  *   ret = hmm_vma_fault(range, write, block);
67574eee180SJérôme Glisse  *   switch (ret) {
67674eee180SJérôme Glisse  *   case -EAGAIN:
67708232a45SJérôme Glisse  *     hmm_vma_range_done(range);
67874eee180SJérôme Glisse  *     // You might want to rate limit or yield to play nicely, you may
67974eee180SJérôme Glisse  *     // also commit any valid pfn in the array assuming that you are
68074eee180SJérôme Glisse  *     // getting true from hmm_vma_range_monitor_end()
68174eee180SJérôme Glisse  *     goto retry;
68274eee180SJérôme Glisse  *   case 0:
68374eee180SJérôme Glisse  *     break;
68486586a41SJérôme Glisse  *   case -ENOMEM:
68586586a41SJérôme Glisse  *   case -EINVAL:
68686586a41SJérôme Glisse  *   case -EPERM:
68774eee180SJérôme Glisse  *   default:
68874eee180SJérôme Glisse  *     // Handle error !
68974eee180SJérôme Glisse  *     up_read(&mm->mmap_sem)
69074eee180SJérôme Glisse  *     return;
69174eee180SJérôme Glisse  *   }
69274eee180SJérôme Glisse  *   // Take device driver lock that serialize device page table update
69374eee180SJérôme Glisse  *   driver_lock_device_page_table_update();
69408232a45SJérôme Glisse  *   hmm_vma_range_done(range);
69574eee180SJérôme Glisse  *   // Commit pfns we got from hmm_vma_fault()
69674eee180SJérôme Glisse  *   driver_unlock_device_page_table_update();
69774eee180SJérôme Glisse  *   up_read(&mm->mmap_sem)
69874eee180SJérôme Glisse  *
69974eee180SJérôme Glisse  * YOU MUST CALL hmm_vma_range_done() AFTER THIS FUNCTION RETURN SUCCESS (0)
70074eee180SJérôme Glisse  * BEFORE FREEING THE range struct OR YOU WILL HAVE SERIOUS MEMORY CORRUPTION !
70174eee180SJérôme Glisse  *
70274eee180SJérôme Glisse  * YOU HAVE BEEN WARNED !
70374eee180SJérôme Glisse  */
70408232a45SJérôme Glisse int hmm_vma_fault(struct hmm_range *range, bool write, bool block)
70574eee180SJérôme Glisse {
70608232a45SJérôme Glisse 	struct vm_area_struct *vma = range->vma;
70708232a45SJérôme Glisse 	unsigned long start = range->start;
70874eee180SJérôme Glisse 	struct hmm_vma_walk hmm_vma_walk;
70974eee180SJérôme Glisse 	struct mm_walk mm_walk;
71074eee180SJérôme Glisse 	struct hmm *hmm;
71174eee180SJérôme Glisse 	int ret;
71274eee180SJérôme Glisse 
71374eee180SJérôme Glisse 	/* Sanity check, this really should not happen ! */
71408232a45SJérôme Glisse 	if (range->start < vma->vm_start || range->start >= vma->vm_end)
71574eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
71608232a45SJérôme Glisse 	if (range->end < vma->vm_start || range->end > vma->vm_end)
71774eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
71874eee180SJérôme Glisse 
71974eee180SJérôme Glisse 	hmm = hmm_register(vma->vm_mm);
72074eee180SJérôme Glisse 	if (!hmm) {
72108232a45SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range->pfns, range->start, range->end);
72274eee180SJérôme Glisse 		return -ENOMEM;
72374eee180SJérôme Glisse 	}
72474eee180SJérôme Glisse 	/* Caller must have registered a mirror using hmm_mirror_register() */
72574eee180SJérôme Glisse 	if (!hmm->mmu_notifier.ops)
72674eee180SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
72774eee180SJérôme Glisse 
728855ce7d2SJérôme Glisse 	/* FIXME support hugetlb fs */
729855ce7d2SJérôme Glisse 	if (is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)) {
730855ce7d2SJérôme Glisse 		hmm_pfns_special(range);
731855ce7d2SJérôme Glisse 		return -EINVAL;
732855ce7d2SJérôme Glisse 	}
733855ce7d2SJérôme Glisse 
73486586a41SJérôme Glisse 	if (!(vma->vm_flags & VM_READ)) {
73586586a41SJérôme Glisse 		/*
73686586a41SJérôme Glisse 		 * If vma do not allow read access, then assume that it does
73786586a41SJérôme Glisse 		 * not allow write access, either. Architecture that allow
73886586a41SJérôme Glisse 		 * write without read access are not supported by HMM, because
73986586a41SJérôme Glisse 		 * operations such has atomic access would not work.
74086586a41SJérôme Glisse 		 */
74186586a41SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(range->pfns, range->start, range->end);
74286586a41SJérôme Glisse 		return -EPERM;
74386586a41SJérôme Glisse 	}
74474eee180SJérôme Glisse 
74586586a41SJérôme Glisse 	/* Initialize range to track CPU page table update */
74686586a41SJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm->lock);
74786586a41SJérôme Glisse 	range->valid = true;
74886586a41SJérôme Glisse 	list_add_rcu(&range->list, &hmm->ranges);
74986586a41SJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm->lock);
75086586a41SJérôme Glisse 
75174eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.fault = true;
75274eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.write = write;
75374eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.block = block;
75474eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.range = range;
75574eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.private = &hmm_vma_walk;
75674eee180SJérôme Glisse 	hmm_vma_walk.last = range->start;
75774eee180SJérôme Glisse 
75874eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.vma = vma;
75974eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.mm = vma->vm_mm;
76074eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_entry = NULL;
76174eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.test_walk = NULL;
76274eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.hugetlb_entry = NULL;
76374eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pmd_entry = hmm_vma_walk_pmd;
76474eee180SJérôme Glisse 	mm_walk.pte_hole = hmm_vma_walk_hole;
76574eee180SJérôme Glisse 
76674eee180SJérôme Glisse 	do {
76708232a45SJérôme Glisse 		ret = walk_page_range(start, range->end, &mm_walk);
76874eee180SJérôme Glisse 		start = hmm_vma_walk.last;
76974eee180SJérôme Glisse 	} while (ret == -EAGAIN);
77074eee180SJérôme Glisse 
77174eee180SJérôme Glisse 	if (ret) {
77274eee180SJérôme Glisse 		unsigned long i;
77374eee180SJérôme Glisse 
77474eee180SJérôme Glisse 		i = (hmm_vma_walk.last - range->start) >> PAGE_SHIFT;
77508232a45SJérôme Glisse 		hmm_pfns_clear(&range->pfns[i], hmm_vma_walk.last, range->end);
77608232a45SJérôme Glisse 		hmm_vma_range_done(range);
77774eee180SJérôme Glisse 	}
77874eee180SJérôme Glisse 	return ret;
77974eee180SJérôme Glisse }
78074eee180SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_fault);
781c0b12405SJérôme Glisse #endif /* IS_ENABLED(CONFIG_HMM_MIRROR) */
7824ef589dcSJérôme Glisse 
7834ef589dcSJérôme Glisse 
784df6ad698SJérôme Glisse #if IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) ||  IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PUBLIC)
7854ef589dcSJérôme Glisse struct page *hmm_vma_alloc_locked_page(struct vm_area_struct *vma,
7864ef589dcSJérôme Glisse 				       unsigned long addr)
7874ef589dcSJérôme Glisse {
7884ef589dcSJérôme Glisse 	struct page *page;
7894ef589dcSJérôme Glisse 
7904ef589dcSJérôme Glisse 	page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, addr);
7914ef589dcSJérôme Glisse 	if (!page)
7924ef589dcSJérôme Glisse 		return NULL;
7934ef589dcSJérôme Glisse 	lock_page(page);
7944ef589dcSJérôme Glisse 	return page;
7954ef589dcSJérôme Glisse }
7964ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_vma_alloc_locked_page);
7974ef589dcSJérôme Glisse 
7984ef589dcSJérôme Glisse 
7994ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_release(struct percpu_ref *ref)
8004ef589dcSJérôme Glisse {
8014ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
8024ef589dcSJérôme Glisse 
8034ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
8044ef589dcSJérôme Glisse 	complete(&devmem->completion);
8054ef589dcSJérôme Glisse }
8064ef589dcSJérôme Glisse 
8074ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_exit(void *data)
8084ef589dcSJérôme Glisse {
8094ef589dcSJérôme Glisse 	struct percpu_ref *ref = data;
8104ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
8114ef589dcSJérôme Glisse 
8124ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
8134ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_exit(ref);
8144ef589dcSJérôme Glisse 	devm_remove_action(devmem->device, &hmm_devmem_ref_exit, data);
8154ef589dcSJérôme Glisse }
8164ef589dcSJérôme Glisse 
8174ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_ref_kill(void *data)
8184ef589dcSJérôme Glisse {
8194ef589dcSJérôme Glisse 	struct percpu_ref *ref = data;
8204ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
8214ef589dcSJérôme Glisse 
8224ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = container_of(ref, struct hmm_devmem, ref);
8234ef589dcSJérôme Glisse 	percpu_ref_kill(ref);
8244ef589dcSJérôme Glisse 	wait_for_completion(&devmem->completion);
8254ef589dcSJérôme Glisse 	devm_remove_action(devmem->device, &hmm_devmem_ref_kill, data);
8264ef589dcSJérôme Glisse }
8274ef589dcSJérôme Glisse 
8284ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_fault(struct vm_area_struct *vma,
8294ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned long addr,
8304ef589dcSJérôme Glisse 			    const struct page *page,
8314ef589dcSJérôme Glisse 			    unsigned int flags,
8324ef589dcSJérôme Glisse 			    pmd_t *pmdp)
8334ef589dcSJérôme Glisse {
8344ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = page->pgmap->data;
8354ef589dcSJérôme Glisse 
8364ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem->ops->fault(devmem, vma, addr, page, flags, pmdp);
8374ef589dcSJérôme Glisse }
8384ef589dcSJérôme Glisse 
8394ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_free(struct page *page, void *data)
8404ef589dcSJérôme Glisse {
8414ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
8424ef589dcSJérôme Glisse 
8434ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->ops->free(devmem, page);
8444ef589dcSJérôme Glisse }
8454ef589dcSJérôme Glisse 
8464ef589dcSJérôme Glisse static DEFINE_MUTEX(hmm_devmem_lock);
8474ef589dcSJérôme Glisse static RADIX_TREE(hmm_devmem_radix, GFP_KERNEL);
8484ef589dcSJérôme Glisse 
8494ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_radix_release(struct resource *resource)
8504ef589dcSJérôme Glisse {
851fec11bc0SColin Ian King 	resource_size_t key, align_start, align_size;
8524ef589dcSJérôme Glisse 
8534ef589dcSJérôme Glisse 	align_start = resource->start & ~(PA_SECTION_SIZE - 1);
8544ef589dcSJérôme Glisse 	align_size = ALIGN(resource_size(resource), PA_SECTION_SIZE);
8554ef589dcSJérôme Glisse 
8564ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_lock(&hmm_devmem_lock);
8574ef589dcSJérôme Glisse 	for (key = resource->start;
8584ef589dcSJérôme Glisse 	     key <= resource->end;
8594ef589dcSJérôme Glisse 	     key += PA_SECTION_SIZE)
8604ef589dcSJérôme Glisse 		radix_tree_delete(&hmm_devmem_radix, key >> PA_SECTION_SHIFT);
8614ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
8624ef589dcSJérôme Glisse }
8634ef589dcSJérôme Glisse 
8644ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_release(struct device *dev, void *data)
8654ef589dcSJérôme Glisse {
8664ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
8674ef589dcSJérôme Glisse 	struct resource *resource = devmem->resource;
8684ef589dcSJérôme Glisse 	unsigned long start_pfn, npages;
8694ef589dcSJérôme Glisse 	struct zone *zone;
8704ef589dcSJérôme Glisse 	struct page *page;
8714ef589dcSJérôme Glisse 
8724ef589dcSJérôme Glisse 	if (percpu_ref_tryget_live(&devmem->ref)) {
8734ef589dcSJérôme Glisse 		dev_WARN(dev, "%s: page mapping is still live!\n", __func__);
8744ef589dcSJérôme Glisse 		percpu_ref_put(&devmem->ref);
8754ef589dcSJérôme Glisse 	}
8764ef589dcSJérôme Glisse 
8774ef589dcSJérôme Glisse 	/* pages are dead and unused, undo the arch mapping */
8784ef589dcSJérôme Glisse 	start_pfn = (resource->start & ~(PA_SECTION_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
8794ef589dcSJérôme Glisse 	npages = ALIGN(resource_size(resource), PA_SECTION_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
8804ef589dcSJérôme Glisse 
8814ef589dcSJérôme Glisse 	page = pfn_to_page(start_pfn);
8824ef589dcSJérôme Glisse 	zone = page_zone(page);
8834ef589dcSJérôme Glisse 
8844ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_begin();
885d3df0a42SJérôme Glisse 	if (resource->desc == IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY)
886da024512SChristoph Hellwig 		__remove_pages(zone, start_pfn, npages, NULL);
887d3df0a42SJérôme Glisse 	else
888d3df0a42SJérôme Glisse 		arch_remove_memory(start_pfn << PAGE_SHIFT,
889da024512SChristoph Hellwig 				   npages << PAGE_SHIFT, NULL);
8904ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_done();
8914ef589dcSJérôme Glisse 
8924ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_radix_release(resource);
8934ef589dcSJérôme Glisse }
8944ef589dcSJérôme Glisse 
8954ef589dcSJérôme Glisse static struct hmm_devmem *hmm_devmem_find(resource_size_t phys)
8964ef589dcSJérôme Glisse {
8974ef589dcSJérôme Glisse 	WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
8984ef589dcSJérôme Glisse 
8994ef589dcSJérôme Glisse 	return radix_tree_lookup(&hmm_devmem_radix, phys >> PA_SECTION_SHIFT);
9004ef589dcSJérôme Glisse }
9014ef589dcSJérôme Glisse 
9024ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_pages_create(struct hmm_devmem *devmem)
9034ef589dcSJérôme Glisse {
9044ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t key, align_start, align_size, align_end;
9054ef589dcSJérôme Glisse 	struct device *device = devmem->device;
9064ef589dcSJérôme Glisse 	int ret, nid, is_ram;
9074ef589dcSJérôme Glisse 	unsigned long pfn;
9084ef589dcSJérôme Glisse 
9094ef589dcSJérôme Glisse 	align_start = devmem->resource->start & ~(PA_SECTION_SIZE - 1);
9104ef589dcSJérôme Glisse 	align_size = ALIGN(devmem->resource->start +
9114ef589dcSJérôme Glisse 			   resource_size(devmem->resource),
9124ef589dcSJérôme Glisse 			   PA_SECTION_SIZE) - align_start;
9134ef589dcSJérôme Glisse 
9144ef589dcSJérôme Glisse 	is_ram = region_intersects(align_start, align_size,
9154ef589dcSJérôme Glisse 				   IORESOURCE_SYSTEM_RAM,
9164ef589dcSJérôme Glisse 				   IORES_DESC_NONE);
9174ef589dcSJérôme Glisse 	if (is_ram == REGION_MIXED) {
9184ef589dcSJérôme Glisse 		WARN_ONCE(1, "%s attempted on mixed region %pr\n",
9194ef589dcSJérôme Glisse 				__func__, devmem->resource);
9204ef589dcSJérôme Glisse 		return -ENXIO;
9214ef589dcSJérôme Glisse 	}
9224ef589dcSJérôme Glisse 	if (is_ram == REGION_INTERSECTS)
9234ef589dcSJérôme Glisse 		return -ENXIO;
9244ef589dcSJérôme Glisse 
925d3df0a42SJérôme Glisse 	if (devmem->resource->desc == IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY)
926d3df0a42SJérôme Glisse 		devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PUBLIC;
927d3df0a42SJérôme Glisse 	else
9284ef589dcSJérôme Glisse 		devmem->pagemap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
929d3df0a42SJérôme Glisse 
930e7744aa2SLogan Gunthorpe 	devmem->pagemap.res = *devmem->resource;
9314ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.page_fault = hmm_devmem_fault;
9324ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.page_free = hmm_devmem_free;
9334ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.dev = devmem->device;
9344ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.ref = &devmem->ref;
9354ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pagemap.data = devmem;
9364ef589dcSJérôme Glisse 
9374ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_lock(&hmm_devmem_lock);
9384ef589dcSJérôme Glisse 	align_end = align_start + align_size - 1;
9394ef589dcSJérôme Glisse 	for (key = align_start; key <= align_end; key += PA_SECTION_SIZE) {
9404ef589dcSJérôme Glisse 		struct hmm_devmem *dup;
9414ef589dcSJérôme Glisse 
9424ef589dcSJérôme Glisse 		rcu_read_lock();
9434ef589dcSJérôme Glisse 		dup = hmm_devmem_find(key);
9444ef589dcSJérôme Glisse 		rcu_read_unlock();
9454ef589dcSJérôme Glisse 		if (dup) {
9464ef589dcSJérôme Glisse 			dev_err(device, "%s: collides with mapping for %s\n",
9474ef589dcSJérôme Glisse 				__func__, dev_name(dup->device));
9484ef589dcSJérôme Glisse 			mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
9494ef589dcSJérôme Glisse 			ret = -EBUSY;
9504ef589dcSJérôme Glisse 			goto error;
9514ef589dcSJérôme Glisse 		}
9524ef589dcSJérôme Glisse 		ret = radix_tree_insert(&hmm_devmem_radix,
9534ef589dcSJérôme Glisse 					key >> PA_SECTION_SHIFT,
9544ef589dcSJérôme Glisse 					devmem);
9554ef589dcSJérôme Glisse 		if (ret) {
9564ef589dcSJérôme Glisse 			dev_err(device, "%s: failed: %d\n", __func__, ret);
9574ef589dcSJérôme Glisse 			mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
9584ef589dcSJérôme Glisse 			goto error_radix;
9594ef589dcSJérôme Glisse 		}
9604ef589dcSJérôme Glisse 	}
9614ef589dcSJérôme Glisse 	mutex_unlock(&hmm_devmem_lock);
9624ef589dcSJérôme Glisse 
9634ef589dcSJérôme Glisse 	nid = dev_to_node(device);
9644ef589dcSJérôme Glisse 	if (nid < 0)
9654ef589dcSJérôme Glisse 		nid = numa_mem_id();
9664ef589dcSJérôme Glisse 
9674ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_begin();
9684ef589dcSJérôme Glisse 	/*
9694ef589dcSJérôme Glisse 	 * For device private memory we call add_pages() as we only need to
9704ef589dcSJérôme Glisse 	 * allocate and initialize struct page for the device memory. More-
9714ef589dcSJérôme Glisse 	 * over the device memory is un-accessible thus we do not want to
9724ef589dcSJérôme Glisse 	 * create a linear mapping for the memory like arch_add_memory()
9734ef589dcSJérôme Glisse 	 * would do.
974d3df0a42SJérôme Glisse 	 *
975d3df0a42SJérôme Glisse 	 * For device public memory, which is accesible by the CPU, we do
976d3df0a42SJérôme Glisse 	 * want the linear mapping and thus use arch_add_memory().
9774ef589dcSJérôme Glisse 	 */
978d3df0a42SJérôme Glisse 	if (devmem->pagemap.type == MEMORY_DEVICE_PUBLIC)
97924e6d5a5SChristoph Hellwig 		ret = arch_add_memory(nid, align_start, align_size, NULL,
98024e6d5a5SChristoph Hellwig 				false);
981d3df0a42SJérôme Glisse 	else
9824ef589dcSJérôme Glisse 		ret = add_pages(nid, align_start >> PAGE_SHIFT,
98324e6d5a5SChristoph Hellwig 				align_size >> PAGE_SHIFT, NULL, false);
9844ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret) {
9854ef589dcSJérôme Glisse 		mem_hotplug_done();
9864ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_add_memory;
9874ef589dcSJérôme Glisse 	}
9884ef589dcSJérôme Glisse 	move_pfn_range_to_zone(&NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_DEVICE],
9894ef589dcSJérôme Glisse 				align_start >> PAGE_SHIFT,
990a99583e7SChristoph Hellwig 				align_size >> PAGE_SHIFT, NULL);
9914ef589dcSJérôme Glisse 	mem_hotplug_done();
9924ef589dcSJérôme Glisse 
9934ef589dcSJérôme Glisse 	for (pfn = devmem->pfn_first; pfn < devmem->pfn_last; pfn++) {
9944ef589dcSJérôme Glisse 		struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9954ef589dcSJérôme Glisse 
9964ef589dcSJérôme Glisse 		page->pgmap = &devmem->pagemap;
9974ef589dcSJérôme Glisse 	}
9984ef589dcSJérôme Glisse 	return 0;
9994ef589dcSJérôme Glisse 
10004ef589dcSJérôme Glisse error_add_memory:
10014ef589dcSJérôme Glisse 	untrack_pfn(NULL, PHYS_PFN(align_start), align_size);
10024ef589dcSJérôme Glisse error_radix:
10034ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_radix_release(devmem->resource);
10044ef589dcSJérôme Glisse error:
10054ef589dcSJérôme Glisse 	return ret;
10064ef589dcSJérôme Glisse }
10074ef589dcSJérôme Glisse 
10084ef589dcSJérôme Glisse static int hmm_devmem_match(struct device *dev, void *data, void *match_data)
10094ef589dcSJérôme Glisse {
10104ef589dcSJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem = data;
10114ef589dcSJérôme Glisse 
10124ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem->resource == match_data;
10134ef589dcSJérôme Glisse }
10144ef589dcSJérôme Glisse 
10154ef589dcSJérôme Glisse static void hmm_devmem_pages_remove(struct hmm_devmem *devmem)
10164ef589dcSJérôme Glisse {
10174ef589dcSJérôme Glisse 	devres_release(devmem->device, &hmm_devmem_release,
10184ef589dcSJérôme Glisse 		       &hmm_devmem_match, devmem->resource);
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;
10444ef589dcSJérôme Glisse 	int ret;
10454ef589dcSJérôme Glisse 
10464ef589dcSJérôme Glisse 	static_branch_enable(&device_private_key);
10474ef589dcSJérôme Glisse 
10484ef589dcSJérôme Glisse 	devmem = devres_alloc_node(&hmm_devmem_release, sizeof(*devmem),
10494ef589dcSJérôme Glisse 				   GFP_KERNEL, dev_to_node(device));
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)
10634ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_percpu_ref;
10644ef589dcSJérôme Glisse 
10654ef589dcSJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_exit, &devmem->ref);
10664ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
10674ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_devm_add_action;
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));
10874ef589dcSJérôme Glisse 		if (!devmem->resource) {
10884ef589dcSJérôme Glisse 			ret = -ENOMEM;
10894ef589dcSJérôme Glisse 			goto error_no_resource;
10904ef589dcSJérôme Glisse 		}
10914ef589dcSJérôme Glisse 		break;
10924ef589dcSJérôme Glisse 	}
10934ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem->resource) {
10944ef589dcSJérôme Glisse 		ret = -ERANGE;
10954ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_no_resource;
10964ef589dcSJérôme Glisse 	}
10974ef589dcSJérôme Glisse 
10984ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->resource->desc = IORES_DESC_DEVICE_PRIVATE_MEMORY;
10994ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
11004ef589dcSJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
11014ef589dcSJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
11024ef589dcSJérôme Glisse 
11034ef589dcSJérôme Glisse 	ret = hmm_devmem_pages_create(devmem);
11044ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret)
11054ef589dcSJérôme Glisse 		goto error_pages;
11064ef589dcSJérôme Glisse 
11074ef589dcSJérôme Glisse 	devres_add(device, devmem);
11084ef589dcSJérôme Glisse 
11094ef589dcSJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_kill, &devmem->ref);
11104ef589dcSJérôme Glisse 	if (ret) {
11114ef589dcSJérôme Glisse 		hmm_devmem_remove(devmem);
11124ef589dcSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(ret);
11134ef589dcSJérôme Glisse 	}
11144ef589dcSJérôme Glisse 
11154ef589dcSJérôme Glisse 	return devmem;
11164ef589dcSJérôme Glisse 
11174ef589dcSJérôme Glisse error_pages:
11184ef589dcSJérôme Glisse 	devm_release_mem_region(device, devmem->resource->start,
11194ef589dcSJérôme Glisse 				resource_size(devmem->resource));
11204ef589dcSJérôme Glisse error_no_resource:
11214ef589dcSJérôme Glisse error_devm_add_action:
11224ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_kill(&devmem->ref);
11234ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_exit(&devmem->ref);
11244ef589dcSJérôme Glisse error_percpu_ref:
11254ef589dcSJérôme Glisse 	devres_free(devmem);
11264ef589dcSJérôme Glisse 	return ERR_PTR(ret);
11274ef589dcSJérôme Glisse }
11284ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_devmem_add);
11294ef589dcSJérôme Glisse 
1130d3df0a42SJérôme Glisse struct hmm_devmem *hmm_devmem_add_resource(const struct hmm_devmem_ops *ops,
1131d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct device *device,
1132d3df0a42SJérôme Glisse 					   struct resource *res)
1133d3df0a42SJérôme Glisse {
1134d3df0a42SJérôme Glisse 	struct hmm_devmem *devmem;
1135d3df0a42SJérôme Glisse 	int ret;
1136d3df0a42SJérôme Glisse 
1137d3df0a42SJérôme Glisse 	if (res->desc != IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY)
1138d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EINVAL);
1139d3df0a42SJérôme Glisse 
1140d3df0a42SJérôme Glisse 	static_branch_enable(&device_private_key);
1141d3df0a42SJérôme Glisse 
1142d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem = devres_alloc_node(&hmm_devmem_release, sizeof(*devmem),
1143d3df0a42SJérôme Glisse 				   GFP_KERNEL, dev_to_node(device));
1144d3df0a42SJérôme Glisse 	if (!devmem)
1145d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1146d3df0a42SJérôme Glisse 
1147d3df0a42SJérôme Glisse 	init_completion(&devmem->completion);
1148d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = -1UL;
1149d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = -1UL;
1150d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->resource = res;
1151d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->device = device;
1152d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->ops = ops;
1153d3df0a42SJérôme Glisse 
1154d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = percpu_ref_init(&devmem->ref, &hmm_devmem_ref_release,
1155d3df0a42SJérôme Glisse 			      0, GFP_KERNEL);
1156d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
1157d3df0a42SJérôme Glisse 		goto error_percpu_ref;
1158d3df0a42SJérôme Glisse 
1159d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_exit, &devmem->ref);
1160d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
1161d3df0a42SJérôme Glisse 		goto error_devm_add_action;
1162d3df0a42SJérôme Glisse 
1163d3df0a42SJérôme Glisse 
1164d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_first = devmem->resource->start >> PAGE_SHIFT;
1165d3df0a42SJérôme Glisse 	devmem->pfn_last = devmem->pfn_first +
1166d3df0a42SJérôme Glisse 			   (resource_size(devmem->resource) >> PAGE_SHIFT);
1167d3df0a42SJérôme Glisse 
1168d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = hmm_devmem_pages_create(devmem);
1169d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret)
1170d3df0a42SJérôme Glisse 		goto error_devm_add_action;
1171d3df0a42SJérôme Glisse 
1172d3df0a42SJérôme Glisse 	devres_add(device, devmem);
1173d3df0a42SJérôme Glisse 
1174d3df0a42SJérôme Glisse 	ret = devm_add_action(device, hmm_devmem_ref_kill, &devmem->ref);
1175d3df0a42SJérôme Glisse 	if (ret) {
1176d3df0a42SJérôme Glisse 		hmm_devmem_remove(devmem);
1177d3df0a42SJérôme Glisse 		return ERR_PTR(ret);
1178d3df0a42SJérôme Glisse 	}
1179d3df0a42SJérôme Glisse 
1180d3df0a42SJérôme Glisse 	return devmem;
1181d3df0a42SJérôme Glisse 
1182d3df0a42SJérôme Glisse error_devm_add_action:
1183d3df0a42SJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_kill(&devmem->ref);
1184d3df0a42SJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_exit(&devmem->ref);
1185d3df0a42SJérôme Glisse error_percpu_ref:
1186d3df0a42SJérôme Glisse 	devres_free(devmem);
1187d3df0a42SJérôme Glisse 	return ERR_PTR(ret);
1188d3df0a42SJérôme Glisse }
1189d3df0a42SJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_devmem_add_resource);
1190d3df0a42SJérôme Glisse 
11914ef589dcSJérôme Glisse /*
11924ef589dcSJérôme Glisse  * hmm_devmem_remove() - remove device memory (kill and free ZONE_DEVICE)
11934ef589dcSJérôme Glisse  *
11944ef589dcSJérôme Glisse  * @devmem: hmm_devmem struct use to track and manage the ZONE_DEVICE memory
11954ef589dcSJérôme Glisse  *
11964ef589dcSJérôme Glisse  * This will hot-unplug memory that was hotplugged by hmm_devmem_add on behalf
11974ef589dcSJérôme Glisse  * of the device driver. It will free struct page and remove the resource that
11984ef589dcSJérôme Glisse  * reserved the physical address range for this device memory.
11994ef589dcSJérôme Glisse  */
12004ef589dcSJérôme Glisse void hmm_devmem_remove(struct hmm_devmem *devmem)
12014ef589dcSJérôme Glisse {
12024ef589dcSJérôme Glisse 	resource_size_t start, size;
12034ef589dcSJérôme Glisse 	struct device *device;
1204d3df0a42SJérôme Glisse 	bool cdm = false;
12054ef589dcSJérôme Glisse 
12064ef589dcSJérôme Glisse 	if (!devmem)
12074ef589dcSJérôme Glisse 		return;
12084ef589dcSJérôme Glisse 
12094ef589dcSJérôme Glisse 	device = devmem->device;
12104ef589dcSJérôme Glisse 	start = devmem->resource->start;
12114ef589dcSJérôme Glisse 	size = resource_size(devmem->resource);
12124ef589dcSJérôme Glisse 
1213d3df0a42SJérôme Glisse 	cdm = devmem->resource->desc == IORES_DESC_DEVICE_PUBLIC_MEMORY;
12144ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_kill(&devmem->ref);
12154ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_ref_exit(&devmem->ref);
12164ef589dcSJérôme Glisse 	hmm_devmem_pages_remove(devmem);
12174ef589dcSJérôme Glisse 
1218d3df0a42SJérôme Glisse 	if (!cdm)
12194ef589dcSJérôme Glisse 		devm_release_mem_region(device, start, size);
12204ef589dcSJérôme Glisse }
12214ef589dcSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_devmem_remove);
1222858b54daSJérôme Glisse 
1223858b54daSJérôme Glisse /*
1224858b54daSJérôme Glisse  * A device driver that wants to handle multiple devices memory through a
1225858b54daSJérôme Glisse  * single fake device can use hmm_device to do so. This is purely a helper
1226858b54daSJérôme Glisse  * and it is not needed to make use of any HMM functionality.
1227858b54daSJérôme Glisse  */
1228858b54daSJérôme Glisse #define HMM_DEVICE_MAX 256
1229858b54daSJérôme Glisse 
1230858b54daSJérôme Glisse static DECLARE_BITMAP(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1231858b54daSJérôme Glisse static DEFINE_SPINLOCK(hmm_device_lock);
1232858b54daSJérôme Glisse static struct class *hmm_device_class;
1233858b54daSJérôme Glisse static dev_t hmm_device_devt;
1234858b54daSJérôme Glisse 
1235858b54daSJérôme Glisse static void hmm_device_release(struct device *device)
1236858b54daSJérôme Glisse {
1237858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1238858b54daSJérôme Glisse 
1239858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = container_of(device, struct hmm_device, device);
1240858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1241858b54daSJérôme Glisse 	clear_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1242858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1243858b54daSJérôme Glisse 
1244858b54daSJérôme Glisse 	kfree(hmm_device);
1245858b54daSJérôme Glisse }
1246858b54daSJérôme Glisse 
1247858b54daSJérôme Glisse struct hmm_device *hmm_device_new(void *drvdata)
1248858b54daSJérôme Glisse {
1249858b54daSJérôme Glisse 	struct hmm_device *hmm_device;
1250858b54daSJérôme Glisse 
1251858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device = kzalloc(sizeof(*hmm_device), GFP_KERNEL);
1252858b54daSJérôme Glisse 	if (!hmm_device)
1253858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
1254858b54daSJérôme Glisse 
1255858b54daSJérôme Glisse 	spin_lock(&hmm_device_lock);
1256858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->minor = find_first_zero_bit(hmm_device_mask, HMM_DEVICE_MAX);
1257858b54daSJérôme Glisse 	if (hmm_device->minor >= HMM_DEVICE_MAX) {
1258858b54daSJérôme Glisse 		spin_unlock(&hmm_device_lock);
1259858b54daSJérôme Glisse 		kfree(hmm_device);
1260858b54daSJérôme Glisse 		return ERR_PTR(-EBUSY);
1261858b54daSJérôme Glisse 	}
1262858b54daSJérôme Glisse 	set_bit(hmm_device->minor, hmm_device_mask);
1263858b54daSJérôme Glisse 	spin_unlock(&hmm_device_lock);
1264858b54daSJérôme Glisse 
1265858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_name(&hmm_device->device, "hmm_device%d", hmm_device->minor);
1266858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.devt = MKDEV(MAJOR(hmm_device_devt),
1267858b54daSJérôme Glisse 					hmm_device->minor);
1268858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.release = hmm_device_release;
1269858b54daSJérôme Glisse 	dev_set_drvdata(&hmm_device->device, drvdata);
1270858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device->device.class = hmm_device_class;
1271858b54daSJérôme Glisse 	device_initialize(&hmm_device->device);
1272858b54daSJérôme Glisse 
1273858b54daSJérôme Glisse 	return hmm_device;
1274858b54daSJérôme Glisse }
1275858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_new);
1276858b54daSJérôme Glisse 
1277858b54daSJérôme Glisse void hmm_device_put(struct hmm_device *hmm_device)
1278858b54daSJérôme Glisse {
1279858b54daSJérôme Glisse 	put_device(&hmm_device->device);
1280858b54daSJérôme Glisse }
1281858b54daSJérôme Glisse EXPORT_SYMBOL(hmm_device_put);
1282858b54daSJérôme Glisse 
1283858b54daSJérôme Glisse static int __init hmm_init(void)
1284858b54daSJérôme Glisse {
1285858b54daSJérôme Glisse 	int ret;
1286858b54daSJérôme Glisse 
1287858b54daSJérôme Glisse 	ret = alloc_chrdev_region(&hmm_device_devt, 0,
1288858b54daSJérôme Glisse 				  HMM_DEVICE_MAX,
1289858b54daSJérôme Glisse 				  "hmm_device");
1290858b54daSJérôme Glisse 	if (ret)
1291858b54daSJérôme Glisse 		return ret;
1292858b54daSJérôme Glisse 
1293858b54daSJérôme Glisse 	hmm_device_class = class_create(THIS_MODULE, "hmm_device");
1294858b54daSJérôme Glisse 	if (IS_ERR(hmm_device_class)) {
1295858b54daSJérôme Glisse 		unregister_chrdev_region(hmm_device_devt, HMM_DEVICE_MAX);
1296858b54daSJérôme Glisse 		return PTR_ERR(hmm_device_class);
1297858b54daSJérôme Glisse 	}
1298858b54daSJérôme Glisse 	return 0;
1299858b54daSJérôme Glisse }
1300858b54daSJérôme Glisse 
1301858b54daSJérôme Glisse device_initcall(hmm_init);
1302df6ad698SJérôme Glisse #endif /* CONFIG_DEVICE_PRIVATE || CONFIG_DEVICE_PUBLIC */
1303